Ein Team unter der Leitung von DGIST-Professor Seo Dae-ha hat eine experimentelle Strategie entwickelt, um die chemische Reaktion eines einzelnen Nanokatalysators mit einem optischen Mikroskop zu kontrollieren und zu beobachten. Es wird erwartet, dass die Arbeit zum Katalysatordesign beitragen wird, basierend auf einem genauen Verständnis der photokatalytischen Reaktion durch eine Analysemethode, die hilft, das Phänomen der Elektronenanregung und den Übergangspfad zu verstehen.
Diese Technologie soll eine auf Systemchemie basierende Experimentstrategie liefern, eine neue Experimentstrategie zur genauen Untersuchung von Photokatalysatoren auf Einzelpartikelebene.
Plasmonische Metalle im Nanometerbereich, wie Gold, weisen eine hohe Lichtabsorptionsrate in einem weiten Bereich innerhalb des Bereichs des sichtbaren Lichts auf. Sie werden mit Halbleiter-Photokatalysatoren kombiniert, um als Medium zur Erhöhung der Lichtabsorption zu fungieren. Es kommt zu einer Anregung, bei der Elektronen Energie gewinnen und sich als Reaktion auf Lichtabsorption bewegen, und sie erscheint auf verschiedenen Wegen, abhängig von der Größe des Metalls und der Wellenlänge des Lichts. Über die Wirkung dieser Elektronenbewegung als Katalysator gibt es verschiedene Hypothesen. Das Forschungsteam konnte die Hypothesen testen und aufdecken, wie Elektronen übertragen werden, indem es ein neues Mikroskop entwickelte, das experimentell einfacher und ausgefeilter ist als die herkömmliche Methode zur Beobachtung chemischer Reaktionen.
Das Forschungsteam von Professor Seo Dae-ha entwickelte hybride Nanopartikel (z. B. „Gold/Kupferoxide“, eine Kombination aus Gold- und Kupferoxiden), und Laser verschiedener Wellenlängen wurden kombiniert, um die Reaktion zwischen ihnen zu untersuchen und verschiedene Hypothesen über das Elektron zu testen Anregungsphänomen. Durch diesen Prozess war das Team in der Lage, selektiv eine Elektronenanregung in Goldnanopartikeln zu induzieren und ihre Beiträge quantitativ zu analysieren, indem es die Erhöhung der Reaktivität des Katalysators bewertete. Darüber hinaus bestätigte das Team, dass diese angeregten Elektronen auf den Halbleiter übertragen wurden, um gleichzeitig Stabilität und Reaktivität zu erhöhen.
„Die hier vorgestellte Beobachtungstechnologie ist eine Technologie, die chemische Reaktionen mit hoher Präzision, Effizienz und geringen Kosten beobachtet“, sagte Professor Seo Dae-ha vom Fachbereich Physik und Chemie der DGIST und fügte hinzu, „es wird erwartet, dass dies der Fall sein wird tragen zum ausgeklügelten Design von Katalysatoren bei und werden als ausgeklügelte Bewertungs- und Kontrolltechnologie unter Verwendung von Nanopartikeln für Pharmazeutika eingesetzt.“
Die Studie wurde veröffentlicht in Chem.
Yongdeok Ahn et al, Kombinatorische selektive Synthese und Anregungsexperimente zur quantitativen Analyse der Wirkung von Au auf einen Halbleiter-Photokatalysator, Chem (2022). DOI: 10.1016/j.chempr.2022.06.004
Bereitgestellt von DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)