Image schématique du laminage de nanocristaux plasmoniques. Crédit :POSTECH
POSTECH et un groupe de chercheurs ont développé une technologie qui améliore considérablement les performances des photocatalyseurs plasmoniques utilisant des nanocristaux « core@shell » avec des laminations métalliques conformes à l'atome.
nanocristaux core@shells, qui ont une structure d'âme entourée d'une enveloppe, peut exploiter la synergie interfaciale des homologues du noyau et de la coque, applications de rendu en catalyse, électronique, et affiche. En particulier, la surface des nanoparticules plasmoniques centrales (or) est uniformément recouverte de métaux de transition catalytiquement actifs (platine, palladium, ruthénium, et rhodium) dans les structures core@shell. Sous l'exposition de la lumière, la surface de cet hybride photocatalytique peut convertir efficacement l'énergie lumineuse en énergie chimique.
Afin de former un système hybride plasmonique-catalytique efficace, une technique de revêtement d'une coque métallique très mince sur le noyau plasmonique est cruciale. Cependant, les stratégies conventionnelles signalées jusqu'à présent provoquent des coques épaisses en endommageant ou en déformant les matériaux du noyau, compromettant considérablement leurs caractéristiques plasmoniques.
L'équipe de recherche dirigée par le professeur In Su Lee du département de chimie de POSTECH a fabriqué un système de confinement des nanostructures pour éliminer les facteurs qui ont causé la croissance des coquilles épaisses dans les techniques conventionnelles et un système où les nanoparticules plasmoniques peuvent être séparées individuellement en solution. Ici, en irradiant une source lumineuse, les chercheurs ont réussi à revêtir la surface des nanocristaux plasmoniques d'une stratification très fine et uniforme d'une épaisseur d'un atome. Il peut être exprimé de la même manière que le revêtement de la surface d'une pilule dans une capsule avec un film mince.
Image de microscopie électronique à transmission de nanoréacteurs hybrides plasmoniques-catalytiques. Crédit :POSTECH
Cette stratification métallique à couche mince n'a pas affecté les propriétés optiques du matériau du noyau, et cette stratégie fournit une plate-forme pour synthétiser des matériaux photo-catalytiques hybrides, dans lequel les performances catalytiques de l'enveloppe et les propriétés plasmoniques du matériau de noyau sont efficacement combinées. En particulier, les nanocristaux hybrides or@platine recouverts d'un film mince de platine sur des nanotiges d'or plasmoniques ont présenté une conversion d'énergie très élevée, ce qui a entraîné une augmentation de la vitesse de catalyse pour une réaction photocatalytique, qui convertit les molécules organiques en utilisant un laser proche infrarouge comme source d'énergie sans aucune perte de l'activité catalytique même après une utilisation répétée. De plus, en utilisant cette approche, différentes courbures de surface des nanocristaux plasmoniques peuvent être revêtues et activées indépendamment à l'aide de différentes sources lumineuses, de sorte que l'activité d'un catalyseur spécifique parmi des matériaux catalytiques mélangés puisse être sélectivement et à distance.
"Avec l'approche de synthèse développée dans cette étude, des métaux catalytiquement actifs peuvent être déposés en couche mince sur la surface de divers types de nanoparticules plasmoniques au niveau atomique, " a fait remarquer le professeur In Su Lee qui a dirigé l'étude. " Grâce à la synergie avec la coque métallique, il peut être utilisé comme photocatalyseur à haute efficacité dans divers domaines, y compris la conversion d'énergie durable, biotechnologie, et les domaines biomédicaux.
Une équipe de recherche POSTECH dirigée par le professeur In Su Lee, Professeur de recherche Amit Kumar, et Ph.D. le candidat Anubhab Acharya du département de chimie de POSTECH en collaboration avec les professeurs Junsuk Rho de POSTECH, Yoon-Kyoung Cho de l'UNIST, et Sang Ho Oh de l'Université Sungkyunkwan. Sur la base de la recherche unique sur la «réaction chimique confinée dans le nanoespace (NCCR)» étudiée par le centre de recherche, il est prévu que cette recherche puisse être développée en une technologie pour réguler artificiellement les fonctions des cellules.
L'étude a été publiée comme article de couverture dans le Journal de l'American Chemical Society
