La TRANSFERENCIA DE ELECTRONES ENTRE UNA NANOPARTICULA DE Ag Y LA SOLUCIÓN ACUOSA

MEDIDAS DE ESPECTROSCOPÍA ULTRARRÁPIDA PUMP-PROBE

Resumen

Introducción:

Controlar el desplazamiento de cargas a través de la interfase sólido-líquido es esencial en química y ciencia de materiales. En particular, estudiar el mecanismo de la transferencia de electrones mediada por luz visible es clave para entender la conversión de energía en sistemas fotovoltaicos. La estrategia actual consiste en ensamblar moléculas que absorben luz sobre un sustrato semiconductor sólido, el cual releva los electrones generados (o consumidos) por las reacciones inducidas post-excitación. Alternativamente, a partir de la interacción de la luz con nanopartículas (NPs), podrían inyectase electrones libres en el seno de la solución que contiene el sistema reactivo, de forma controlada y no-destructiva, e.g. a partir de NPs de Cu de pocos nm.^[1] En este trabajo se muestra evidencia experimental en la cual se visualiza la transferencia de electrones a través de la interfaz NP-solución, inducida por luz visible. A raíz de ese proceso se genera la especie: “electrón solvatado” –e^-(sv), electrón libre deslocalizado en una caja de moléculas de agua–, potente agente reductor capaz de intervenir en reacciones redox y radicalarias. Se efectuaron experimentos para determinar su comportamiento dinámico.

Resultados y conclusiones:

Usando espectroscopía ultrarrápida pump-probe sobre NPs de Ag, esféricas, de 60 nm de diámetro, soportadas en vidrio, y en contacto con soluciones acuosas, se registraron perfiles temporales de transmitancia ) de e^-(sv) en distintas condiciones. El haz de 400 nm (pump) excita la frecuencia del plasmón de las NPs, mientras que el muestreo se sintoniza a 800 nm (probe) sobre la banda de absorción del e^-(sv). La Fig.1.a muestra señales típicas de  vs. el retardo t, evidenciándose una bajada brusca en la transmitancia debida a la aparición de electrones en la solución, y la recuperación de la misma con un tiempo característico más lento (~30 ps) correspondiente a la recombinación de la especie e^-(sv). En las Figs.1.b y 1.c se observa la disminución progresiva en la amplitud de la señal de e^-(sv) en presencia de cantidades crecientes de una especie atrapante de electrones, tal como CH₃NO₂.