Stervormige gouden nanodeeltjes, bedekt met een halfgeleider, kan meer dan vier keer efficiënter waterstof uit water produceren dan andere methoden, waardoor de deur wordt geopend naar een betere opslag van zonne-energie en andere ontwikkelingen die het gebruik van hernieuwbare energie kunnen stimuleren en de klimaatverandering kunnen bestrijden, volgens onderzoekers van Rutgers University-New Brunswick.

"In plaats van ultraviolet licht te gebruiken, wat de standaardpraktijk is, we hebben de energie van zichtbaar en infrarood licht gebruikt om elektronen in gouden nanodeeltjes te prikkelen, " zei Laura Fabris, universitair hoofddocent bij de afdeling Materials Science and Engineering van de School of Engineering die het werk met Fuat Celik leidde, universitair docent bij de afdeling Chemische en Biochemische Technologie. "Opgewonden elektronen in het metaal kunnen efficiënter worden overgebracht naar de halfgeleider, die de reactie katalyseert."

De onderzoekers, wiens studie vandaag online is gepubliceerd in het tijdschrift Chemo , gericht op fotokatalyse, wat meestal betekent dat zonlicht wordt gebruikt om snellere of goedkopere reacties te maken.

Titaandioxide verlicht door ultraviolet licht wordt vaak gebruikt als katalysator, maar het gebruik van ultraviolet licht is inefficiënt.

In de studie, Onderzoekers van Rutgers tikten op zichtbaar en infrarood licht waardoor gouden nanodeeltjes het sneller konden absorberen en vervolgens een deel van de elektronen die werden gegenereerd als gevolg van de lichtabsorptie overdragen aan nabijgelegen materialen zoals titaniumdioxide.

De ingenieurs bedekten gouden nanodeeltjes met titaniumdioxide en stelden het materiaal bloot aan UV, zichtbaar, en infrarood licht en bestudeerde hoe elektronen van goud naar het materiaal springen. De onderzoekers ontdekten dat de elektronen, die reacties uitlokken, produceerde waterstof uit water meer dan vier keer efficiënter dan eerdere inspanningen hebben aangetoond. Waterstof kan worden gebruikt om zonne-energie op te slaan en vervolgens te verbranden voor energie wanneer de zon niet schijnt.

"Onze uitstekende resultaten waren zo duidelijk, " zei Fabris. "We waren ook in staat om synthese op zeer lage temperatuur te gebruiken om deze gouddeeltjes te coaten met kristallijn titanium. Ik denk zowel vanuit het materiaalperspectief als vanuit het katalyseperspectief, dit werk was al die tijd erg spannend. En we hadden enorm veel geluk dat onze promovendi, Supriya Atta en Ashley Pennington, waren er ook net zo enthousiast over als wij."

"Dit was onze eerste poging, " voegde ze eraan toe, "maar als we eenmaal het materiaal begrijpen en hoe het werkt, we kunnen materialen ontwerpen voor toepassingen op verschillende gebieden, zoals halfgeleiders, de zonne-energie of chemische industrie of het omzetten van kooldioxide in iets dat we kunnen gebruiken. In de toekomst, we zouden de manieren waarop we van zonlicht profiteren enorm kunnen verbreden."