(Phys.org) -- Molti contaminanti organici nell'aria e nell'acqua potabile devono essere rilevati a concentrazioni molto basse. Ricerca pubblicata dal laboratorio di Prashant V. Kamat, il John A. Zahm Professor of Science presso l'Università di Notre Dame, potrebbe essere utile per rilevare tali contaminanti.
Il laboratorio Kamat utilizza la spettroscopia Raman potenziata dalla superficie per utilizzare nanoparticelle d'argento per aumentare il limite di sensibilità del rilevamento chimico. I ricercatori in questo studio hanno preparato un film semiconduttore-grafene-metallo che presenta vantaggi distinti:l'assorbimento di molecole organiche sulla superficie del film di grafene aumenta la concentrazione di contaminante locale adiacente alle nanoparticelle d'argento.
I ricercatori hanno studiato l'uso di film di ossido di grafene in cui il biossido di titanio semiconduttore (TiO 2 ) e nanoparticelle metalliche si depositano sui lati opposti della superficie del grafene. “Stiamo attualmente lavorando per il rilevamento di contaminanti ambientali a livelli ancora più bassi, ” dice Kamat. "Un attento controllo delle dimensioni e del carico del metallo sarà la chiave per ottimizzare le strisce per testare la qualità dell'acqua".
Sotto illuminazione UV, gli elettroni di TiO2 vengono catturati dal film di ossido di grafene e trasportati attraverso il film per ridurre gli ioni metallici in nanoparticelle metalliche. Questo processo di salto di elettroni attraverso il film di ossido di grafene consente la progettazione di un'architettura di nanoparticelle di metallo e semiconduttore separate lateralmente.
Grafene, una forma cristallina bidimensionale di carbonio, è noto per la sua notevole resistenza meccanica, conducibilità termica ed elettrica molto elevata e ampia varietà di applicazioni. Mentre le proprietà conduttive dei fogli di grafene depositati su vari substrati sono ben comprese, il gruppo di Kamat ha dimostrato che il trasporto di elettroni non è limitato al piano 2-D. Qui, il salto di elettroni da un lato del grafene consente la deposizione selettiva di nanoparticelle d'argento.
“Un'altra potenziale applicazione è nell'area della generazione fotocatalitica di combustibili solari, " dice Kamat. "Per esempio, avente nanoparticelle semiconduttrici su un lato di un foglio di grafene e un catalizzatore metallico sull'altro lato, si può creare un assemblaggio ibrido in grado di dividere selettivamente l'acqua in ossigeno e idrogeno”.
