Магнетните допанти им помагаат на квантните точки да поттикнуваат хемиски реакции со светлина

Научници од Националната лабораторија „Лос Аламос“ открија начин квантните точки поефикасно да ја користат светлината за поттикнување хемиски реакции. Со додавање магнетни јони на манган во полупроводничките нанокристали, тие активирале ултрабрз механизам што ја пренасочува енергијата на високоенергетските електрони кон хемиска редукција.

Квантните точки апсорбираат светлина и создаваат електрони. Овие електрони првично имаат вишок енергија, но обично ја губат за само неколку пикосекунди преку вибрации во материјалот, претворајќи ја во топлина. Тоа ја ограничува нивната употреба во фотокатализата, каде што се потребни особено реактивни електрони.

Во новиот систем, магнетните јони на манган делуваат како посредници. Најпрво, возбудената квантна точка ја пренесува енергијата кон јонот преку ултрабрза размена на спинови. Потоа, јонот се релаксира со промена на спинот, при што се поттикнува одвојување на полнежите и редукција на молекуларниот прифаќач.

Истражувачите го испитувале процесот со метилвиологен како модел-молекула и со фемтосекундна спектроскопија. Мерењата покажале дека квантните точки допирани со манган пренесуваат електрони значително побрзо од недопираните честички. Тие овозможиле редукција и во услови во кои вообичаениот пренос на електрони би бил енергетски неповолен.

Резултатите, објавени во списанието Nature Communications, покажуваат дека магнетните допанти не ги менуваат само оптичките својства на квантните точки. Тие можат да помогнат во создавање, зачувување и искористување на таканаречените „жешки“ носители на полнеж.

Откритието може да придонесе за развој на поефикасни фотокатализатори и други технологии што користат светлина за хемиски трансформации. Во иднина, ваквите спин-инженерски наноматеријали би можеле да се применат во реакции за кои се потребни особено силни редукциски агенси.