Ud af tyk luft:Omdannelse af kuldioxid til lysemitterende kulstof

Et team af forskere ved University of Ottawa har fundet en måde at bruge synligt lys til at omdanne kuldioxidgas, eller CO ₂ , til faste kulstofformer, der udsender lys. Denne udvikling skaber en ny, lavenergi CO ₂ reduktionsvej til fast kulstof, som vil have konsekvenser på tværs af mange områder.

Vi talte med hovedforfatteren Dr. Jaspreet Walia, Post-doc stipendiat ved School of Electrical Engineering and Computer Science ved University of Ottawa, og forskningsleder Dr. Pierre Berini, uOttawa Distinguished Professor og University Research Chair i Surface Plasmon Photonics, at lære mere.

Fortæl os venligst om dit teams opdagelse.

Pierre Berini:"Vi har reduceret kuldioxid, en drivhusgas, til fast kulstof på en nanostruktureret sølvoverflade belyst med grønt lys, uden behov for andre reagenser. Energiske elektroner exciteret på sølvoverfladen ved grønt lysoverførsel til kuldioxidmolekyler, igangsætning af dissociation. Kulstofaflejringerne blev også fundet at udsende intenst gult lys i en proces kendt som fotoluminescens."

Hvordan kom du til disse konklusioner?

Jaspreet Walia:"Vi brugte en teknik kendt som Raman-spredning til at sondere reaktionen i realtid for at bestemme hvilke produkter, hvis nogen, var ved at danne sig. Til vores overraskelse, vi observerede konsekvent signaturer af kulstofdannelse på overfladen, samt klart og synligt gult lys, der udgår fra prøven."

Hvorfor er det vigtigt?

Pierre Berini:"For nylig, der har været en betydelig global forskningsindsats afsat til at udvikle teknologier, der kan omdanne CO ₂ ved hjælp af synligt lys. Vores arbejde viser ikke kun, at dette er muligt, men også at der kan dannes lysemitterende fast kulstof."

Hvad er anvendelsen af ​​denne opdagelse i vores liv?

Jaspreet Walia:"Denne faste vej for reagensfri CO ₂ reduktion til lysemitterende fast kulstof, drevet af synligt lys, vil være af interesse for forskere involveret i udviklingen af ​​soldrevne kemiske transformationer, katalytiske processer i industriel skala, og lysemitterende metaoverflader."

"Mere specifikt, med hensyn til skabelsen af ​​kulstof direkte fra CO ₂ gas, vores resultater vil have en indvirkning på forskning, der involverer plasmon-assisterede reaktioner, og jeg forventer, at der vil komme anvendelser i olie- og gasindustrien, hvor katalytiske transformationer, der involverer kulstofbaserede forbindelser, er et centralt fokusområde."

"Næste generations reaktioner, der involverer CO ₂ og lys kan også føre til andre nyttige resultater, såsom potentialet for kunstig fotosyntese. Vores resultater kunne bruges til lyskontrol og manipulation på nanoskala, eller mulighed for at realisere flade lyskilder på grund af det lysemitterende aspekt af vores opdagelse. Det nanostrukturerede kulstof i sig selv kunne også bruges i katalyse."

"Endelig, bølgelængden (farven) af lyset, der udsendes fra kulstofprikker på en sølvoverflade, kan være meget følsom over for det lokale miljø, gør det til en attraktiv registreringsplatform for forurenende stoffer, for eksempel."

Er der noget, du gerne vil tilføje?

Pierre Berini:"Vi har lært, hvordan man danner faste kulstofaflejringer, der udsender lys "ud af tyk luft", i et gennembrud muliggjort af lys-assisteret transformation af CO ₂ gas drevet af energiske elektroner. Projektet var udelukkende drevet af nysgerrighed, uden faste forventninger til resultater, og nydt godt af et tæt samarbejde med kandidatstuderende Sabaa Rashid og Graham Killaire, samt professorerne Fabio Variola og Arnaud Weck."