Sort (nano)guld til at bekæmpe klimaændringer

Global opvarmning er en alvorlig trussel mod planeten og levende væsener. En af hovedårsagerne til global opvarmning er stigningen i atmosfærisk CO ₂ niveau. Hovedkilden til denne CO ₂ er fra afbrænding af fossile brændstoffer i vores daglige liv (elektricitet, køretøjer, industri og mange flere).

Forskere ved TIFR har udviklet opløsningsfasesyntesen af ​​dendritiske plasmoniske kolloidosomer (DPC'er) med varierende interpartikelafstande mellem guldnanopartiklerne (NP'er) ved hjælp af en cyklus-for-cyklus væksttilgang ved at optimere nukleation-væksttrinnet. Disse DPC'er absorberede hele det synlige og nær-infrarøde område af sollys, på grund af interpartikel plasmonisk kobling såvel som heterogeniteten i Au NP-størrelserne, som forvandlede guldmateriale til sort guld.

Sort (nano)guld var i stand til at katalysere CO ₂ til metan (brændstof) ved atmosfærisk tryk og temperatur, ved hjælp af solenergi. Forskere observerede også den betydelige effekt af de plasmoniske hotspots på ydeevnen af ​​disse DPC'er til rensning af havvand til drikkevand via dampgenerering, temperaturspring assisteret proteinudfoldelse, oxidation af cinnamylalkohol ved hjælp af ren oxygen som oxidationsmiddel, og hydrosilylering af aldehyder.

Resultaterne blev tilskrevet varierende interpartikelafstande og partikelstørrelser i disse DPC'er. Resultaterne angiver de synergistiske virkninger af EM og termiske hotspots samt varme elektroner på DPC'ers ydeevne. Dermed, DPC katalysatorer kan effektivt bruges som Vis-NIR lys fotokatalysatorer, og design af nye plasmoniske nanokatalysatorer til en lang række andre kemiske reaktioner kan være mulig ved hjælp af begrebet plasmonisk kobling.

Raman-termometri og SERS (overfladeforbedret Raman-spektroskopi) gav oplysninger om de termiske og elektromagnetiske hotspots og lokale temperaturer, som viste sig at være afhængige af interpartikelplasmonisk kobling. Den rumlige fordeling af de lokaliserede overfladeplasmontilstande ved STEM-EELS plasmonkortlægning bekræftede rollen af ​​interpartikelafstandene i materialets SPR (Surface Plasmon Resonance).

Dermed, i dette arbejde, ved hjælp af nanoteknologiteknikker, forskerne omdannede metallisk guld til sort guld, ved at ændre størrelsen og hullerne mellem guldnanopartikler. I lighed med træer, som bruger CO ₂ , sollys og vand til at producere mad, det udviklede sorte guld fungerer som et kunstigt træ, der bruger CO ₂ , sollys og vand til at producere brændstof, som kan bruges til at køre vores biler. Især sort guld kan også bruges til at omdanne havvand til drikkevand ved hjælp af den varme, som sort guld genererer, efter at det fanger sollys.

Dette arbejde er en vej frem til at udvikle 'kunstige træer' til at fange og omdanne CO ₂ til brændstof og nyttige kemikalier. Selvom på dette stadium, produktionshastigheden af ​​brændstof er lav, i de kommende år, disse udfordringer kan løses. Vi kan muligvis konvertere CO ₂ brændstof ved hjælp af sollys i atmosfærisk tilstand, i en kommercielt levedygtig skala og CO ₂ kan derefter blive vores vigtigste kilde til ren energi.