Nanopartículas catalisadoras levam tecnologia fotônica para a química

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/01/2021

Os plásmons de superfície, tão desejados pela tecnologia da informação, também podem ser úteis na química.
[Imagem: Emily Searles/Rice University]

Catalisador plasmônico

A plasmônica é uma tecnologia que usa ondulações nos elétrons de um metal geradas pela incidência de um feixe de luz - essas ondulações são conhecidas como plásmons de superfície.

Essa interação luz-matéria tem sido usada principalmente em pesquisas de processamento de dados, prometendo uma eletrônica na velocidade da luz.

Mas Sean Collins, da Universidade Rice, nos EUA, está tentando usar a energia dos plásmons de superfície para um objetivo completamente diferente: catalisar reações químicas.

Para isso, ele mesclou nanopartículas de ouro com polímeros macios; esses polímeros puxam energia da resposta plasmônica do ouro à luz e essa energia pode então ser usada para catalisar as reações, um tipo avançado de fotocatálise.

Como diferentes metais - ouro, prata e alumínio têm sido os mais usados - são sensíveis a diferentes cores e intensidades de luz, é possível criar sistemas híbridos muito versáteis, para uma infinidade de usos.

Da fotônica à química

Collins e sua colega Emily Searles descobriram uma maneira de usar um suporte eletroquímico para revestir nanopartículas de ouro com um polímero à base de níquel, que é sensível à luz.

Quando a partícula é iluminada, a energia dos plásmons do ouro flui para o revestimento, enquanto o potencial aplicado na célula eletroquímica induz uma nova polimerização dos monômeros em solução, dobrando o tamanho do revestimento. A partícula híbrida resultante amortece a dispersão da luz pelos plásmons de superfície, transferindo energia para o invólucro do polímero.

As partículas híbridas medem cerca de 35 por 85 nanômetros antes da polimerização, e o dobro disso depois. Na medição de pico, elas entregaram 50% de eficiência na transferência de energia da nanopartícula para o revestimento.

"O objetivo é poder criar uma biblioteca desses sistemas [conjunto metal-polímero]. Dependendo da aplicação, queremos mudar o espectro [de luz] para ter a mais alta eficiência energética. Há muitas coisas diferentes para ajustar, com certeza," disse Emily.

O próximo passo é começar a testar as reações de fotocatálise que podem ser otimizadas usando essa nova tecnologia.

"A esperança é que, como colocamos a energia no polímero, agora possamos aproveitar essa energia para reagir com outras moléculas na superfície da interface macia. Não há reações incluídas neste artigo, mas é lá que queremos chegar," disse Emily.

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