La química de la fotosíntesis aún se conoce poco. Sin embargo, Investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) en Alemania y de la Universidad Rice en Houston han descubierto ahora una pieza importante del rompecabezas. Sus hallazgos se han publicado recientemente en Avances de la ciencia .

Árboles, Los arbustos y otras plantas son extremadamente eficientes para convertir agua y dióxido de carbono en oxígeno y glucosa. un tipo de azúcar, por medio de la fotosíntesis. Conocer los mecanismos físicos fundamentales involucrados y aprovecharlos para otras aplicaciones generales proporcionaría enormes beneficios para la humanidad. La energía de la luz solar podría usarse para generar hidrógeno a partir del agua como combustible para automóviles, por ejemplo. El uso de procesos impulsados ​​por la luz como los involucrados en la fotosíntesis en reacciones químicas se llama fotocatálisis.

Plasmones:electrones que oscilan en sincronía.

Los científicos suelen utilizar nanopartículas metálicas para capturar y aprovechar la luz para procesos químicos. La exposición de nanopartículas a la luz en la fotocatálisis forma los llamados plasmones. Los plasmones son oscilaciones colectivas de electrones libres en el material. "Los plasmones actúan como antenas de luz visible, ", explicó el profesor Carsten Sönnichsen de la Universidad de Mainz. Sin embargo, Los procesos físicos involucrados en la fotocatálisis que involucran tales nano antenas aún no se han entendido en detalle. Los equipos de JGU y Rice University ahora han arrojado algo de luz sobre este enigma.

El estudiante de posgrado Benjamin Förster y su supervisor Carsten Sönnichsen han estado investigando este proceso más extensamente. Förster se concentró principalmente en determinar cómo los plasmones iluminados reflejan la luz y con qué intensidad. Su técnica empleó dos isómeros de tiol muy particulares, moléculas cuyas estructuras están dispuestas como una jaula de átomos de carbono. Dentro de la estructura en forma de jaula de las moléculas hay dos átomos de boro. Alterando las posiciones de los átomos de boro en los dos isómeros, los investigadores pudieron variar los momentos dipolares, en otras palabras, la separación de carga espacial sobre las jaulas.

Esto condujo a un descubrimiento interesante:si aplicaban los dos tipos de jaulas a la superficie de nanopartículas metálicas y plasmones excitados usando luz, los plasmones reflejaban diferentes cantidades de luz dependiendo de la jaula que se encontrara en ese momento en la superficie. En breve, la naturaleza química de las moléculas ubicadas en la superficie de las nanopartículas de oro influyó en la resonancia local de los plasmones porque las moléculas también alteran la estructura electrónica de las nanopartículas de oro.