Nové možnosti v oblasti udržitelné energetiky otevírá průlomový objev týkající se fotoluminiscenčních vlastností uhlíkových teček (CDs), jejž učinili vědci z Českého institutu výzkumu a pokročilých technologií (CATRIN) ve spolupráci s VŠB – Technickou univerzitou Ostrava. Výzkumníci  zjistili, že po ozáření světlem vznikají v uhlíkových tečkách magneticky aktivní polarony, které lze následně využít pro světlem aktivovanou produkci peroxidu vodíku. Čistě uhlíkový nanomateriál tak dokáže přeměnit energii slunečního záření do chemických vazeb. Výsledky výzkumu zveřejnil prestižní časopis Small.

Uhlíkové tečky jsou nanoskopické částice na bázi uhlíku, které lze snadno připravit. Jsou netoxické a mají široké využití. Cílem výzkumu bylo prozkoumat především jejich fotofyzikální a fotokatalytické vlastnosti. Přítomnost magnetických polaronů odhalily experimenty provedené pomocí elektronové paramagnetické rezonance. „Následně jsme díky pokročilým kvantově chemickým výpočtům vysvětlili, jak mohou polarony ve strukturách uhlíkových teček vznikat,“ objasnil jeden z autorů článku Michal Otyepka.

Magnetický polaron je speciálně vázaný stav elektronu. Právě magnetické polarony se ukázaly jako klíčové při fotoprodukci peroxidu vodíku, což je všestranná sloučenina s širokým spektrem aplikací ve zdravotnictví, při sanaci životního prostředí a v energetice. „Schopnost uhlíkových teček přeměňovat světlo na katalyticky aktivní magnetické polarony může přinést zásadní pokrok ve využití těchto ekologicky šetrných nanomateriálů zejména v oblasti fotokatalýzy a technologiích přeměny sluneční energie v chemickou,“ dodal Lukáš Zdražil.

Výsledky výzkumu byly publikovány v článku nazvaném Magnetic Polaron States in Photoluminescent Carbon Dots Enable Hydrogen Peroxide Photoproduction. Studie představuje významný krok vpřed v našem porozumění CDs a jejich potenciálu pro realizaci fotoindukovaných chemických reakcí.

Autor: Martina Šaradínová
Zdroj: CATRIN
Ilustrační foto: canva.com