Meccanismi di eccitazione per reazioni chimiche indotte da plasmoni. (A) Meccanismo di trasferimento indiretto di elettroni caldi. Elettroni caldi (e-) generati tramite decadimento non radiativo di un LSP trasferiti per formare gli stati TNI della molecola. (B) Meccanismo di eccitazione intramolecolare diretta. L'LSP induce l'eccitazione diretta dallo stato occupato allo stato non occupato dell'adsorbato. (C) Meccanismo di trasferimento di carica. Gli elettroni vengono trasferiti in modo risonante dal metallo alla molecola. Credito: Scienza (2018). DOI:10.1126/science.aao0872
Un team di ricercatori dal Giappone, La Corea e gli Stati Uniti hanno trovato un modo per dimostrare un esempio di plasmoni che causano direttamente modifiche a una molecola. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il gruppo descrive la loro tecnica e cosa hanno imparato da essa.
Gli scienziati continuano a cercare modi per rendere l'energia solare più efficiente, come i dispositivi fotocatalitici basati sulla risonanza plasmonica. I plasmoni sono, Certo, oscillazioni di elettroni vicino alla superficie di un materiale. Sono rilevanti per le applicazioni dell'energia solare perché possono essere attivati dai fotoni. Ma come funziona questo processo è ancora in fase di studio. Ricerche precedenti hanno suggerito che le reazioni eccitate dai plasmoni sono dovute a elettroni ad alta energia che vengono generati durante il decadimento dei plasmoni. Ma in questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno scoperto che è possibile avere un impatto diretto sulle molecole usando i plasmoni.
La tecnica prevedeva l'utilizzo di un microscopio a effetto tunnel per osservare una reazione causata dall'eccitazione del plasmone. Hanno puntato la punta della sonda del microscopio su una singola molecola di dimetil disolfuro su una base di metallo. I ricercatori hanno notato che la molecola formava una sporgenza ellittica mentre si trovava in un campo plasmonico. Il team ha quindi puntato luce di diverse lunghezze d'onda sulla molecola, che ha causato cambiamenti ai plasmoni intorno ad esso. Quei cambiamenti, a sua volta, causato un cambiamento nella molecola di dimetil disolfuro. Si separò in due sporgenze rotonde. Questo, suggeriscono i ricercatori, si è verificato perché i plasmoni avevano rotto il legame che tiene insieme i componenti. Notano che la loro tecnica non è coerente con la teoria dell'alta energia e suggeriscono che i plasmoni siano stati effettivamente assorbiti dalla molecola, che ha portato a indebolire i legami che lo tenevano insieme.
Il team ha in programma di testare la propria tecnica utilizzando altre molecole per saperne di più su quali tipi di reazioni potrebbero verificarsi. La loro speranza è che, a differenza del loro esempio, altre reazioni non saranno vincolate da speciali requisiti di temperatura e pressione. Si presume che tali condizioni siano necessarie per l'uso in applicazioni fabbricate.
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