Исследователи из Китая и Германии изучили кинетические закономерности реакции в режиме реального времени и с высоким разрешением, используя «умную плазмонную пыль», представляющую собой наночастицы золота, покрытые оксидом кремния. Руководитель исследования, Лаура На Лю (Laura Na Liu) сообщает, что новая методика позволила отслеживать адсорбцию водорода на палладиевой поверхности.

Исследователи надеются, что полученные результаты смогут стать основой для разработки новых и недорогих эффективных сенсоров, способных проводить слежение за реакциями, в том числе и связанными с проблемами разработки экологически чистых источников энергии, в режиме реального времени.

Исследователи использовали способность золота поглощать и концентрировать световое излучение, в результате чего наблюдаются колебания электронного газа у поверхности золота – образование поверхностных плазмонов.

Свойства плазмонов меняются в зависимости от химического окружения поверхности, на которой происходит генерация этих плазмонов. Лю с коллегами уже изучала поглощение водорода, размещая наночастицы из палладия около генерирующих плазмоны золотых наноантенн, расположенных на плоской поверхности.

При ранее использовавшемся подходе адсорбция водорода изучалась с помощью тепнопольного микроскопа, регистрировавшего только то излучение, которое было рассеяно наноантеннами. Длина волны рассеянного излучения связана с образованием поверхностного плазмона и реагирует на то, как происходит адсорбция и диссоциация водорода.

Наночастицы золота могут оказаться более эффективным аналитическим инструментом, чем наноантенны, но для таких частиц необходимо наличие покрытия, экранирующего его от химических веществ, поведение которых изучается; более того, требуется высокая однородность наночастиц и покрытия – это необходимо для получения неискаженных и воспроизводящихся результатов. Чтобы решить проблему, коллеги немецких химиков из Университета Сянмынь разработали метод получения однородных двуслойных наночастиц золото/диоксид кремния.

Один из авторов исследования, Андреас Титтль (Andreas Tittl) из Университета Штутгарта изучал процесс поглощения водорода, как с помощью этой «слоеной нанопыли», нанесенной на поверхность палладия, так и с помощью наночастиц золото/оксид кремния, покрытых палладием.

В обоих случаях сигналы плазмонового резонанса быстро менялись при контакте палладия с водородом и свойства сигналов менялись в зависимости от концентрации водорода.

Хьюнчжун Сонг (Hyunjoon Song), также изучающий возможность применения плазмоновых сенсоров для изучения адсорбции водорода на палладии отмечает, что нанотехнологи из Сянмыня ранее разработали «умную пыль» для увеличения чувствительности спектроскопии комбинационного рассеивания.

Он добавляет, что использование этих, ранее разработанных наноконтрастов для регистрации плазмонного рассеивания может оказаться даже более эффективным, чем новая нанопыль.