11 de fevereiro de 2026
Um consórcio de pesquisadores da Alemanha, França, Reino Unido e Suécia demonstrou que nanodiamantes ligados a complexos de rutênio conseguem emitir elétrons solvatados sob iluminação no espectro visível, eliminando a dependência de luz ultravioleta profunda que limitava aplicações fotocatalíticas do diamante a ambientes de laboratório.
Como funciona
O diamante hidrogenado é capaz de liberar elétrons altamente redutores na água, mas somente quando recebe fótons com energia acima de 5,5 eV (comprimentos de onda inferiores a 225 nm). Para contornar essa exigência, a equipe descreveu na revista Advanced Functional Materials a criação de estados eletrônicos intermediários dentro da banda proibida do diamante.
Os cientistas moeram nanodiamantes produzidos por detonação para dispersá-los em água e, em seguida, acoplaram a cada partícula um derivado de tris-bipiridina de rutênio por “click chemistry” catalisada por cobre. Foram testadas duas pontes moleculares: um ligante não conjugado (L1) e outro conjugado (L2). A ancoragem manteve a absorção característica do corante de rutênio, com deslocamento de apenas 17 nm, e preservou a dispersão das partículas, que medem entre 60 nm e 80 nm.
Evidências espectroscópicas
Medições em vácuo indicaram afinidade eletrônica negativa de 0,3 eV, condição favorável à emissão de elétrons. Em água, detectaram-se novos estados desocupados dentro da banda de valência, sinal de transferência de carga do diamante para o corante e formação do estado triplete metal-para-ligante (³MLCT). Espectroscopia ultrarrápida revelou um sinal em 585 nm que se extingue em cerca de 2 ps, comprovando o mecanismo sequencial de excitação.
Fotocorrente e fotocatálise
Elétrodos cobertos com os nanodiamantes funcionalizados apresentaram início de fotocorrente em 385 nm (3,2 eV), bem abaixo do limiar original de 5,5 eV. Para testes catalíticos, os pesquisadores depositaram o material sobre diamante dopado com boro, que serve de coletor elétrico.
Imagem: bding a ruthenium
Em solução aquosa de bicarbonato de potássio, a produção de formiato superou levemente a de controles sem rutênio. Resultados mais expressivos foram obtidos no líquido iônico N1114BTA, rico em CO₂: sob luz solar simulada e 1,7 V, os elétrodos com L1 ou L2 geraram 0,74–0,76 µmol cm-2 h-1 de formiato, aproximadamente o dobro do registrado com nanodiamante não modificado e comparável aos melhores valores publicados para diamante.
Análises pós-experimento não detectaram degradação dos complexos de rutênio. Os autores apontam que o rendimento ainda é modesto e planejam testar sensibilizadores sem metais nobres e reatores pressurizados para aumentar a captação de CO₂ em água.
O estudo comprova que ajustes químicos na superfície podem permitir ao diamante aproveitar a luz visível para gerar elétrons extremamente reativos, abrindo caminho para processos fotocatalíticos de redução movidos a energia solar.
Com informações de Nanowerk
