Le nanoparticelle nella fotocatalisi

La fotocatalisi si è rivelata un interessante mezzo per promuovere le trasformazioni chimiche che generalmente vengono effettuate con costosi trattamenti chimici. Può contribuire alla bonifica e alla decomposizione delle sostanze inquinanti. Interessanti applicazioni si trovano anche quando si sceglie la sintesi dei composti invece della loro decomposizione e distruzione.

I fotocatalizzatori sono sostanze che modificano il ritmo delle reazioni chimiche. La clorofilla è un fotocatalizzatore naturale. Questo pigmento verde aiuta le piante a catturare la luce del sole per trasformare l’acqua e il biossido di carbonio in ossigeno e glucosio. I fotocatalizzatori fatti dall’uomo, come le nanoparticelle, usano la luce per eccitare gli elettroni di conduzione. I campi elettrici rafforzati in stretta prossimità con le nanoparticelle aiutano a trasformare l’energia solare in energia chimica.

Gli scienziati che lavorano al progetto NANOPHOCAT (Nanoparticles as photocatalysts: Understanding their interaction with light), finanziato dall’UE, si sono concentrati sulle nanoparticelle di oro e quelle conosciute come nanoparticelle per la conversione ascendente. Questi nanomateriali hanno una superficie per perso maggiore rispetto a particelle più grandi e quindi possono essere particolarmente reattive ad altre molecole.

Il primo passo è stato determinare la strategia migliore per la formazione di nanoparticelle per la conversione ascendente stabili dispersibili in acqua. Le nanoparticelle preparate con proprietà emissive potenziate sono state decorate con diversi coloranti per costruire nanoibridi in grado di produrre ossigeno sotto una luce a infrarossi vicini. I nanoibridi finali si sono rivelati particolarmente efficienti per indurre la morte delle cellule del cancro.

D’altro canto, per la sintesi di nanoparticelle di oro dispersibili in acqua, gli scienziati hanno usato un nuovo protocollo basato sull’ablazione laser. Queste nanoparticelle sono state ricoperte di cucurbiturile in assenza di cationi di metallo e leganti organici che fissano i metalli. Le nanoparticelle di oro ultrapulite permettevano un’analisi altamente sensibile per rilevare biomarcatori di tumori cancerosi.

Sono previste ulteriori applicazioni in sensori e biosensori. Lo studio delle applicazioni nella catalisi tuttavia non è stato completato alla conclusione del progetto NANOPHOCAT. Rimane molta ricerca da fare poiché le particelle fotocatalizzatori promettono numerose applicazioni nel campo del controllo dell’ambiente e nella lavorazione dei prodotti di chimica fina grazie alla loro capacità di assorbire la luce.