Stjärnformade guld-nanopartiklar, belagd med en halvledare, kan producera väte från vatten mer än fyra gånger mer effektivt än andra metoder - öppna dörren för förbättrad lagring av solenergi och andra framsteg som kan öka förnybar energianvändning och bekämpa klimatförändringar, enligt forskare från Rutgers University-New Brunswick.

"Istället för att använda ultraviolett ljus, vilket är standardpraxis, vi utnyttjade energin från synligt och infrarött ljus för att excitera elektroner i guldnanopartiklar, "sa Laura Fabris, docent vid Institutionen för materialvetenskap och teknik vid Tekniska högskolan som ledde arbetet med Fuat Celik, biträdande professor vid Institutionen för kemisk och biokemisk teknik. "Spända elektroner i metallen kan överföras mer effektivt till halvledaren, vilket katalyserar reaktionen. "

Forskarna, vars studie publicerades online idag i tidskriften Chem , fokuserad på fotokatalys, vilket vanligtvis innebär att man utnyttjar solljuset för att göra snabbare eller billigare reaktioner.

Titandioxid upplyst av ultraviolett ljus används ofta som katalysator, men att använda ultraviolett ljus är ineffektivt.

I studien, Rutgers forskare knackade på synligt och infrarött ljus som gjorde att nanopartiklar av guld kunde absorbera det snabbare och sedan överföra några av de elektroner som genererades som ett resultat av ljusabsorptionen till närliggande material som titandioxid.

Ingenjörerna belagde guldnanopartiklar med titandioxid och utsatte materialet för UV, synlig, och infrarött ljus och studerade hur elektroner hoppar från guld till materialet. Forskarna fann att elektronerna, som utlöser reaktioner, producerat väte från vatten mer än fyra gånger mer effektivt än tidigare ansträngningar visat. Vätgas kan användas för att lagra solenergi och sedan förbränas för energi när solen inte skiner.

"Våra enastående resultat var så tydliga, "Fabris sa." Vi kunde också använda syntes vid mycket låg temperatur för att belägga dessa guldpartiklar med kristallint titan. Jag tror både ur materialperspektivet och katalysperspektivet, detta arbete var väldigt spännande hela tiden. Och vi hade oerhört tur att våra doktorander, Supriya Atta och Ashley Pennington, var också lika glada över det som vi. "

"Detta var vårt första angrepp, " tillade hon, "men när vi förstår materialet och hur det fungerar, vi kan designa material för applikationer inom olika områden, såsom halvledare, sol- eller kemiindustrin eller omvandla koldioxid till något vi kan använda. I framtiden, vi skulle kunna bredda våra sätt att utnyttja solljus kraftigt. "