Um novo estudo, centrado em finos flocos de ouro monocristalino, revelou efeitos quântico-mecânicos nunca vistos de fotoluminescência que poderão transformar a forma como a energia solar é aproveitada e armazenada.
Levado a cabo por investigadores da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), o estudo publicado na revista Nature a 19 de abril envolveu a criação de películas de ouro de qualidade excecional, com espessuras entre 13 e 113 nanómetros.
Ao utilizar medidas tão precisas, a equipa procurou eliminar as variáveis confusas que prejudicavam as experiências anteriores.
Estas películas foram submetidas a raios laser e os investigadores analisaram o brilho subtil emitido, o que levou a resultados inesperados que exigiram a colaboração de especialistas em mecânica quântica de várias instituições mundiais, incluindo o Instituto de Ciência e Tecnologia de Barcelona, a Universidade do Sul da Dinamarca e o Instituto Politécnico de Rensselaer.
Os esforços da colaboração internacional confirmaram que o brilho se devia de facto à fotoluminescência, um processo influenciado pela forma como os buracos (a ausência de eletrões) reagem à luz, naquele que é o primeiro modelo abrangente e quantitativo da fotoluminescência no ouro.
“Utilizando uma película fina de ouro monocristalino produzida com uma nova técnica de síntese, a equipa estudou o processo de fotoluminescência à medida que o metal se tornava cada vez mais fino”, afirmou Giulia Tagliabue, diretora do Laboratório de Nanociências para as Tecnologias Energéticas (LNET) da EPFL.
“Observámos o aparecimento de certos efeitos mecânicos quânticos em películas até 40 nanómetros, o que foi inesperado, porque, normalmente, para um metal, só se vêem esses efeitos muito abaixo dos 10 nm”, acrescentou a investigadora.
A descoberta oferece novos detalhes sobre o local onde ocorre a atividade fotoluminescente do ouro, podendo levar a um novo método para utilizar o próprio metal como sonda em medições de temperatura à nanoescala.
Esta capacidade é fundamental, uma vez que a temperatura desempenha um papel vital em muitas reações químicas em superfícies metálicas, mas medi-la à nanoescala é notoriamente difícil.
As descobertas da equipa sugerem que o sinal fotoluminescente do ouro pode servir como uma ferramenta inovadora para avaliar as temperaturas da superfície sem influenciar a medição.
“Para combater as alterações climáticas, vamos precisar de tecnologias para converter o CO2 noutros produtos químicos úteis”, diz Alan Bowman, pós-doutorado do LNET e primeiro autor do estudo, citado pela Tech Explorist.
“A utilização de metais é uma forma de o fazer, mas se não compreendermos como estas reações ocorrem nas suas superfícies, não podemos otimizá-las. A luminescência oferece uma nova forma de compreender o que está a acontecer nestes metais”, remata.
