Создан новый метод светоуправляемой химии для производства наноматериалов

Ученые из Университета Иллинойса разработали инновационный метод использования света вместо тепла для проведения химических реакций, что может значительно снизить энергозатраты и уменьшить зависимость от невозобновляемых ресурсов.

Схематическая иллюстрация роли PIRET в фотохимическом усилении роста полимера на отдельных золотых наностержнях. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ady7016

Исследовательская группа под руководством профессоров Кристи Ландес и Стефана Линка изучала плазмон-индуцированный резонансный перенос энергии (PIRET) — передачу энергии от металлической наночастицы к молекуле без физического контакта.

«Если вы хотите заниматься химией с помощью света, то первый шаг — использовать этот свет максимально эффективно», — объяснила профессор Ландес. «Один из самых эффективных способов использования света — применение плазмонных металлических наночастиц, поскольку они лучше почти любого другого материала поглощают и рассеивают свет».

В исследовании, опубликованном в Science Advances, ученые продемонстрировали, как резонансный перенос энергии от золотого наностержня к синтетическому синему красителю может эффективно преобразовывать световую энергию в различные формы, становясь частью конечного продукта реакции — полимерного гибрида.

Метод достиг максимальной эффективности PIRET в 40%, что указывает на его потенциал для создания систем следующего поколения фотохимических реакций. Реакция начиналась при более низкой энергии, чем традиционная электрохимическая полимеризация.

«Мы можем проводить новый тип полимеризационной химии, который проходит совершенно другим промежуточным путем, чем объемная реакция полимеризации», — отметила Ландес.

Исследователи использовали передовую технику in-operando спектроэлектрохимии отдельных частиц, позволившую наблюдать перенос энергии в наномасштабе в реальном времени.

Открытие произошло, когда постдокторант Хёнчхоль Ох, изучая энергоперенос между наночастицей и метиленовым синим, обнаружил, что может инициировать олигомеризацию — первую стадию образования полимера.

Новый метод открывает возможности для создания эффективных светоуправляемых материалов и реакций, которые ранее были невозможны с использованием традиционных подходов.