Clusters van met goud (Au) getipte CdSe-nanostaafjes werden gesynthetiseerd door onderzoekers van de Center for Nanoscale Materials Nanophotonics Group door middel van nanostaafpolymerisatie aangedreven door het gecontroleerde lassen van de Au-tips. De Au-getipte CdSe-nanostaafjes bleken de efficiëntie voor ladingsscheiding en verzameling van energetische elektronen in de Au-nanodeeltjes aanzienlijk te verhogen, wat leidt tot een uitzonderlijke verbetering in fotokatalyse van meervoudige elektronenreductie (MER) reacties, zelfs in aërobe waterige oplossingen bij kamertemperatuur. De resultaten vertegenwoordigen het eerste gebruik van hybride metaal-halfgeleider nanomaterialen voor efficiënte fotokatalyse met meervoudige ladingsreacties.

Figuur 1 toont de voorgestelde nanostructuur, bestaande uit meerdere CdSe-nanostaafjes die aan hun uiteinden met elkaar zijn verbonden door een Au-nanodeeltje. De CdSe-nanostaafjes dienen als antennes voor een efficiënte verzameling van fotonen om energetische ladinggescheiden toestanden in de CdSe-nanostaafjes te creëren, terwijl het Au-nanodeeltje dient als een elektronenreservoir voor het verzamelen van energetische elektronen die zijn gegenereerd uit de door lading gescheiden toestanden. Onder fotoverlichting, ladingsgescheiden toestanden in elke CdSe-nanostaafvorm en de resulterende energetische elektronen worden overgebracht naar het Au-nanodeeltje.

Als resultaat, het aantal en de dichtheid van energetische elektronen die in het Au-nanodeeltje zijn geaccumuleerd, is hoger dan die gevormd in de individuele Au-getipte CdSe-nanostaaf in dezelfde tijd. De synthese wordt gerealiseerd door polymerisatie van de Au single-tipped CdSe nanorods door gebruik te maken van spontaan lassen van de Au-tips onder geschikte omstandigheden (zie figuur 2).

Om de prestaties in fotokatalytische MER-reacties te evalueren, methyleenblauw (MB) werd geselecteerd als een model-redoxindicator in waterige oplossing. De MB-moleculen werden fotokatalytisch gereduceerd met behulp van de Au-getipte CdSe-nanostaafjes onder een omgevingsomgeving (d.w.z. de oplossing is verzadigd met lucht). De MB-moleculen waren binnen slechts 1 uur volledig gereduceerd en de reactiekinetiek van de eerste orde van MER werd bepaald.