Un equipo de investigadores de la Universidad de Osaka, en cooperación con el Instituto de Tecnología de Tokio, observó directamente la transferencia de carga y las interacciones intermoleculares en la fotosíntesis artificial que ocurre en una escala de picosegundos ps 10 -12 .Con la espectroscopía de reflexión total atenuada TR-ATR resuelta en el tiempo en la región de terahercios THz, revelaron el proceso del material de fotosíntesis artificial [Re CO] 2 bpy {P OEt 3 } 2 ] PF 6 en disolvente de trietanolamina TEOA como reductor.Los resultados de su investigación fueron publicados en Informes científicos .
Fotosíntesis artificial, o una reacción fotocatalítica para producir energía química a partir de óxido de carbono CO 2 y luz, es, como con una batería solar, una prometedora energía limpia de próxima generación.En particular, la reacción fotocatalítica usando complejos de Re renio es altamente eficiente.Para crear moléculas fotocatalíticas eficientes, es necesario examinar cómo se produce la reacción fotocatalítica en una escala de tiempo de picosegundos.Sin embargo, fue imposible observar directamente varios fenómenos en la reacción fotocatalítica.
Los investigadores trataron de obtener información sobre los cambios en las posiciones relativas de las moléculas y la transferencia de carga mediante el uso de la espectroscopía de reflexión total atenuada resuelta en el tiempo TR-ATR. Las moléculas fotocatalíticas que absorben la luz facilitan el CO 2 reducción a CO, llevándolo a un nivel de energía más alto. Examinaron cómo ocurrió la transferencia de carga del reductor TEOA a Re en una reacción fotocatalítica.
Debido a que el uso de ondas THz, cuya frecuencia es menor que la de la luz visible y la luz infrarroja, revela cambios en las vibraciones intermoleculares es decir, las energías de unión entre dos moléculas vecinas en la región THz baja frecuencia, esto permiteuno para observar cómo se mueven las moléculas de TEOA alrededor del complejo Re y cómo se produce la transferencia de electrones.
Sin embargo, dado que la mayoría de los solventes usados en estudios fotocatalíticos tienen una alta intensidad de absorción en la región THz, es difícil observar Re en solvente TEOA. Por lo tanto, el equipo combinó espectroscopía de reflexión total atenuada y espectroscopía de dominio de tiempo THz para llevar a cabo TR-ATR en la región THz.
Además, para realizar las mediciones ultrarrápidas resueltas en el tiempo, combinaron la espectroscopía de sonda de bomba con TR-ATR, observando cómo se movían las moléculas de TEOA y cómo se produjo la transferencia de electrones en una escala de tiempo de escala de picosegundos durante una reacción fotocatalítica, una primicia mundialEn la espectroscopía de sonda de bomba, un pulso de bomba con una longitud de onda de 400 nm excitó una muestra y luego se usó un pulso de sonda pulso THz para sondear la muestra después de un tiempo de retraso ajustable. Como resultado, pudieron revelar la intermolecularmodo vibratorio con un proceso de relajación de tres pasos en una escala de tiempo de picosegundos después de la fotoexcitación :
El profesor Kimura de la Universidad de Osaka dice: "El uso de la luz THz nos permite observar el papel del reductor en la reacción fotocatalítica. La espectroscopía TR-ATR en la región THz ayudará a desarrollar reacciones fotocatalíticas altamente eficientes. La observación del parienteEl movimiento entre dos moléculas y la dinámica de carga por espectroscopía ayudará a la investigación en varios procesos de reacción en los campos de la biología y la química ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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