Nanocząsteczki w fotokatalizie
Fotokataliza pojawiła się jako atrakcyjny sposób na promowanie transformacji chemicznych, które zwykle odbywają się z użyciem drogich zabiegów chemicznych. Może ona przyczynić się do remediacji i degradacji zanieczyszczeń. Do innych ciekawych zastosowań należy również synteza związków, w miejsce ich degradacji i rozpadu. Fotokatalizatory to substancje, które modyfikują tempo reakcji chemicznych. Chlorofil, przykładowo, jest naturalnym fotokatalizatorem. Ten zielony pigment pomaga roślinom wychwytywać światło słoneczne i przekształcać wodę i dwutlenek węgla w tlen i glukozę. Fotokatalizatory sztuczne, jak nanocząsteczki, wykorzystują światło do wzbudzenia elektronów przewodnictwa. Wzbudzone pola elektryczne w bliskim sąsiedztwie nanocząsteczek pomagają przetwarzać energię słoneczną w energię chemiczną. Badacze uczestniczący w projekcie NANOPHOCAT (Nanoparticles as photocatalysts: Understanding their interaction with light), finansowanym przez UE, skupili się na nanocząsteczkach złota i tak zwanych nanocząsteczkach konwertujących w górę. Owe nanomateriały charakteryzują się tym, że ich obszar powierzchniowy na ciężar jest większy niż w przypadku większych cząsteczek, co sprawia, że są one wyjątkowo reaktywne na inne cząsteczki. Pierwszym krokiem było określenie optymalnej strategii dla formacji stabilnych rozpraszających się w wodzie nanocząsteczek konwertujących w górę. Nanocząsteczki o ulepszonych właściwościach emisyjnych udekorowano różnymi barwnikami, aby zbudować nanohybrydy zdolne do produkcji tlenu w warunkach bliskiej podczerwieni. Ostateczne nanohybrydy okazały się wyjątkowo skuteczne w indukowaniu śmierci komórek nowotworowych. Z drugiej strony, do syntezy rozpraszających się w wodzie nanocząsteczek złota, naukowcy posłużyli się nowym protokołem opartym o ablację laserową. Nanocząsteczki te pokryto kukurbiturylem pod nieobecność kationów metalu oraz ligandami organicznymi wiążącymi metal. Ultraczyste cząsteczki złota oferowały szczególnie czułą próbę na potrzeby wykrywania rakowatych biomarkerów nowotworu. Badacze przewidują dalsze zastosowania w czujnikach i bioczujnikach. Ponadto, przed zakończeniem projektu NANOPHOCAT, nie udało się w pełni zbadać ich zastosowań katalitycznych. Wciąż pozostaje zatem wiele do zrobienia, ponieważ fotokatalizatory nanocząsteczkowe oferują całą masę zastosowań w zakresie kontroli środowiskowej i przetwarzania chemikaliów czystych dzięki silnym właściwościom w zakresie absorpcji światła.
Słowa kluczowe
Nanocząsteczki, fotokataliza, nanotechnologia, fotokataliza, NANOPHOCAT
