Os pontos são importantes ao projetar nanoparta­culas que geram reações químicas importantes usando o poder da luz.

Pesquisadores do Laborata³rio de Nanofota´nica da Rice University (LANP) sabem hámuito tempo que a forma de uma nanoparta­cula afeta como ela interage com a luz, e seu último estudo mostra como a forma afeta a capacidade de uma parta­cula de usar a luz para catalisar reações químicas importantes .

Em um estudo comparativo , os alunos de graduação do LANP Lin Yuan e Minhan Lou e seus colegas estudaram nanoparta­culas de aluma­nio com propriedades a³pticas idaªnticas, mas formatos diferentes . O mais arredondado tinha 14 lados e 24 pontos contundentes. Outra era em forma de cubo, com seis lados e oito cantos de 90 graus. O terceiro, que a equipe apelidou de "octa³pode", também tinha seis lados, mas cada um de seus oito cantos terminava em uma ponta pontiaguda.

Todas as três variedades tem a capacidade de capturar energia da luz e libera¡-la periodicamente na forma de elanãtrons quentes superenerganãticos que podem acelerar as reações catala­ticas. Yuan, um qua­mico do grupo de pesquisa da diretora do LANP Naomi Halas, conduziu experimentos para ver como cada uma daspartículas funcionava como fotocatalisadores para a reação de dissociação de hidrogaªnio. Os testes mostraram que os octa³podes tiveram uma taxa de reação 10 vezes maior do que os nanocristais de 14 lados e cinco vezes maior do que os nanocubos. Octopods também tiveram uma energia de ativação aparente menor, cerca de 45% menor que os nanocubos e 49% menor que os nanocristais.

"Os experimentos demonstraram que cantos mais agudos aumentam a eficiência", disse Yuan, coautor do estudo, publicado na revista American Chemical Society ACS Nano. "Para os octa³podes, o a¢ngulo dos cantos éde cerca de 60 graus, em comparação com 90 graus para os cubos e pontos mais arredondados nos nanocristais. Portanto, quanto menor o a¢ngulo, maior o aumento na eficiência da reação. Mas quanto pequeno o a¢ngulo pode ser élimitado pela sa­ntese química. Esses são cristais aºnicos que preferem certas estruturas. Vocaª não pode fazer uma nitidez infinitamente maior. "

Lou, um fa­sico e co-autor do estudo no grupo de pesquisa de Peter Nordlander do LANP, verificou os resultados dos experimentos catala­ticos desenvolvendo um modelo tea³rico do processo de transferaªncia de energia de elanãtrons quentes entre as nanoparta­culas de aluma­nio ativadas por luz e as moléculas de hidrogaªnio.

"Na³s inserimos o comprimento de onda da luz e a forma daspartículas", disse Lou. "Usando esses dois aspectos, podemos prever com precisão qual forma produzira¡ o melhor catalisador."

O trabalho éparte de um esfora§o conta­nuo de química verde da LANP para desenvolver nanocatalisadores ativados por luz comercialmente via¡veis ​​que podem inserir energia em reações químicas com precisão cirúrgica. A LANP já demonstrou catalisadores para a produção de etileno e gás de sa­ntese, a divisão da ama´nia para produzir hidrogaªnio combusta­vel e para quebrar "produtos químicos para sempre".

"Este estudo mostra que a forma do fotocatalisador éoutro elemento de design que os engenheiros podem usar para criar fotocatalisadores com taxas de reação mais altas e barreiras de ativação mais baixas", disse Halas, Stanley C. Moore Professor de Engenharia Elanãtrica e de Computação de Rice, diretor do Instituto Smalley-Curl de Rice e professor de química, bioengenharia, física e astronomia e ciência dos materiais e nanoengenharia.