Coloquios en el CIBION

Julian Gargiulo – Viernes 1 de Marzo 11:00hs

Marie Skłodwska-Curie Fellow, Experimental Solid State Physics Imperial College London



Estudio de reacciones asistidas por plasmónica a nivel de partícula única

Las nanopartículas plasmónicas presentan propiedades optoelectrónicas únicas que dependen de su forma y su tamaño y que no están presentes en partículas más grandes o el material macroscópico. Estas propiedades emergen de las resonancias plasmónicas superficiales, que son oscilaciones colectivas de los electrones inducidas por luz y que permiten confinar e intensificar el campo electromagnético en regiones de unos pocos nanómetros (Hot Spots). Durante los últimos 15 años la aplicación más importante de la plasmónica fue el área de sensado ultrasensible, donde se explota el confinamiento de luz alrededor de las partículas para intensificar distintas espectroscopias de moléculas.

Recientemente, una característica inexplorada de las excitaciones plasmónicas abrió una nueva perspectiva en estos sistemas. Cuando los plasmones son absorbidos por el metal excitan un par electrón-hueco con energías muy altas y fuera de equilibrio térmico (Hot Carriers). Estos portadores de carga pueden disipar su energía a los fonones produciendo calor o (si logran llegar a la superficie antes de decaer) ser inyectados en una molécula cercana para inducir transformaciones químicas. Esto ofrece nuevas posibilidades a la fotoquímica, incluyendo mayores eficiencias, distribución espacial de la reactividad en la nanoescala o hasta selectividad química.

En el seminario presentaré distintos métodos para estudiar el rol de los Hot Carriers en reacciones asistidas por plasmónica a nivel de partícula única. Obtener información de alta resolución de este tipo de procesos es clave para avanzar en el diseño racional de catalizadores más eficientes. En primer lugar, usando una combinación de espectroscopia de campo oscuro con electroquímica fue posible medir la energía aportada por los huecos a la polimerización de anilina asistida por plasmónica (ver figura). En segundo lugar, una técnica de nano-termometría permitió diferenciar el rol catalítico de los Hot Carriers de los efectos puramente térmicos. Finalmente, se presentarán los avances en la búsqueda de una reacción química inducida por Hot Carriers que genere un producto fluorescente, que permitiría observar estas reacciones ya no solo a nivel de partícula única sino de también de molécula única.