Denna bild visar ljusemission, en process som kallas fotoluminescens, bilda fast kol som har bildats på en silvernanostruktur, upplyst av grönt ljus. Kredit:University of Ottawa, OSA Optica
Ett team av forskare vid University of Ottawa har hittat ett sätt att använda synligt ljus för att omvandla koldioxidgas, eller CO 2 , till fasta kolformer som avger ljus. Denna utveckling skapar en ny, lågenergi CO 2 reduktionsväg till fast kol som kommer att få konsekvenser inom många områden.
Vi pratade med huvudförfattaren Dr Jaspreet Walia, Postdoktor vid School of Electrical Engineering and Computer Science vid University of Ottawa, och forskningsledare Dr Pierre Berini, uOttawa Distinguished Professor och University Research Chair in Surface Plasmon Photonics, att lära sig mer.
Berätta för oss om ditt teams upptäckt.
Pierre Berini:"Vi har minskat koldioxiden, en växthusgas, till fast kol på en nanostrukturerad silveryta upplyst med grönt ljus, utan behov av några andra reagenser. Energiska elektroner exciterade på silverytan genom grönt ljus överförs till koldioxidmolekyler, initierar dissociation. Kolavlagringarna visade sig också avge intensivt gult ljus i en process som kallas fotoluminescens."
Hur kom du till dessa slutsatser?
Jaspreet Walia:"Vi använde en teknik som kallas Raman Scattering för att undersöka reaktionen i realtid för att avgöra vilka produkter, om någon, höll på att bildas. Till vår förvåning, vi observerade konsekvent signaturer av kol som bildades på ytan, såväl som ljust och synligt gult ljus som kommer från provet."
Varför är det viktigt?
Pierre Berini:"Nyligen, det har gjorts betydande globala forskningsansträngningar för att utveckla teknologier som kan omvandla CO 2 med hjälp av synligt ljus. Vårt arbete visar inte bara att detta är möjligt, men också att ljusavgivande fast kol kan bildas."
Vilka är tillämpningarna av denna upptäckt i våra liv?
Jaspreet Walia:"Denna fasta väg för reagensfri CO 2 reduktion till ljusavgivande fast kol, drivs av synligt ljus, kommer att vara av intresse för forskare som är involverade i utvecklingen av soldrivna kemiska transformationer, katalytiska processer i industriell skala, och ljusemitterande metasytor."
"Mer specifikt, med avseende på skapandet av kol direkt från CO 2 gas, våra resultat kommer att ha en inverkan på forskning som involverar plasmonassisterade reaktioner och jag förväntar mig uppkomsten av tillämpningar inom olje- och gasindustrin, där katalytiska transformationer som involverar kolbaserade föreningar är ett viktigt fokusområde."
"Nästa generations reaktioner som involverar CO 2 och ljus kan också leda till andra användbara resultat, såsom potentialen för artificiell fotosyntes. Våra fynd kan användas för ljuskontroll och manipulation på nanoskala, eller möjligheten att realisera platta ljuskällor på grund av den ljusemitterande aspekten av vår upptäckt. Det nanostrukturerade kolet i sig kan också användas i katalys."
"Till sist, våglängden (färgen) på ljuset som emitteras från kolprickar på en silveryta kan vara mycket känslig för den lokala miljön, gör det till en attraktiv avkänningsplattform för föroreningar, till exempel."
Finns det något du vill tillägga?
Pierre Berini:"Vi har lärt oss hur man bildar fasta kolavlagringar som avger ljus "ur tjock luft", i ett genombrott som möjliggörs av ljusassisterad omvandling av CO 2 gas som drivs av energiska elektroner. Projektet drevs helt av nyfikenhet, utan fastställda förväntningar på resultat, och dragit nytta av ett nära samarbete med doktoranderna Sabaa Rashid och Graham Killaire, samt professorerna Fabio Variola och Arnaud Weck."
