Imagen esquemática de laminación de nanocristales plasmónicos. Crédito:POSTECH
POSTECH y un grupo de investigadores desarrollaron una tecnología que mejora drásticamente el rendimiento de los fotocatalizadores plasmónicos utilizando nanocristales 'core @ shell' con laminaciones metálicas atómicamente conformadas.
Núcleo @ conchas nanocristales, que tienen una estructura de un núcleo rodeado por un caparazón, puede aprovechar la sinergia interfacial de las contrapartes del núcleo y la carcasa, aplicaciones de renderizado en catálisis, electrónica, y muestra. En particular, la superficie de las nanopartículas plasmónicas del núcleo (oro) está uniformemente recubierta con metales de transición catalíticamente activos (platino, paladio, rutenio, y rodio) en las estructuras core @ shell. Bajo la exposición de la luz, la superficie de este híbrido fotocatalítico puede convertir eficientemente la energía luminosa en energía química.
Para formar un sistema híbrido plasmónico-catalítico eficiente, una técnica para recubrir una capa de metal muy delgada en el núcleo plasmónico es crucial. Sin embargo, Las estrategias convencionales informadas hasta ahora causan capas gruesas al dañar o deformar los materiales del núcleo, comprometiendo significativamente sus características plasmónicas.
El equipo de investigación dirigido por el profesor In Su Lee del Departamento de Química de POSTECH fabricó un sistema de confinamiento de nanoestructura para eliminar los factores que causaron el crecimiento de capa gruesa en técnicas convencionales y un sistema donde las nanopartículas plasmónicas se pueden separar individualmente en solución. Aquí, irradiando una fuente de luz, los investigadores lograron recubrir la superficie de los nanocristales plasmónicos con laminaciones muy finas y uniformes con un espesor de un átomo. Se puede expresar de manera similar a recubrir la superficie de una píldora en una cápsula con una película delgada.
Imagen de microscopía electrónica de transmisión de nanoreactores híbridos plasmónicos-catalíticos. Crédito:POSTECH
Esta laminación de metal finamente recubierta no afectó las propiedades ópticas del material del núcleo, y esta estrategia proporciona una plataforma para sintetizar materiales fotocatalíticos híbridos, en el que se combinan eficazmente el comportamiento catalítico de la cáscara y las propiedades plasmónicas del material del núcleo. En particular, Los nanocristales híbridos de oro @ platino recubiertos con una fina película de platino sobre nanobarras de oro plasmónicas exhibieron una conversión de energía muy alta, lo que resultó en una mayor velocidad de catálisis para una reacción fotocatalítica. que convierte moléculas orgánicas utilizando láser de infrarrojo cercano como fuente de energía sin ninguna pérdida en la actividad catalítica incluso después de un uso repetido. Es más, usando este enfoque, diferentes curvaturas de superficie de nanocristales plasmónicos se pueden recubrir y activar de forma independiente utilizando diferentes fuentes de luz, de modo que la actividad de un catalizador específico entre los materiales catalíticos mezclados pueda ser operable de forma selectiva y remota.
"Con el enfoque de síntesis desarrollado en este estudio, Los metales catalíticamente activos pueden recubrirse finamente en la superficie de varios tipos de nanopartículas plasmónicas a nivel atómico. ", comentó el profesor In Su Lee, quien dirigió el estudio." A través de la sinergia con la carcasa de metal, se puede utilizar como fotocatalizador de alta eficiencia en varios campos, incluida la conversión de energía sostenible, biotecnología, y campos biomédicos ".
Un equipo de investigación de POSTECH dirigido por el profesor In Su Lee, Profesor de investigación Amit Kumar, y Ph.D. el candidato Anubhab Acharya del Departamento de Química de POSTECH en colaboración con los profesores Junsuk Rho de POSTECH, Yoon-Kyoung Cho de UNIST, y Sang Ho Oh de la Universidad de Sungkyunkwan. Basado en la investigación única de 'reacción química confinada en el nanoespacio (NCCR)' que está siendo estudiada por el centro de investigación, Se prevé que esta investigación pueda convertirse en una tecnología para regular artificialmente las funciones de las células.
El estudio fue publicado como artículo de portada en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense
