Plasmonic catalysis
रसायन विज्ञान में, प्लाजमोनिक उत्प्रेरण एक प्रकार का उत्प्रेरण है जो रासायनिक प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाने के लिए प्लाजमोन का उपयोग करता है। एक प्लाजमोनिक उत्प्रेरक एक धातु के नैनोकणों की सतह (आमतौर पर सोना, चांदी, या दोनों का संयोजन) से बना होता है जो प्रकाश द्वारा उत्तेजित होने पर स्थानीय सतह प्लाजमोन अनुनाद (एल. एस. पी. आर.) उत्पन्न करता है। ये प्लाजमोन दोलन नैनोपार्टिकल की सतह के पास एक इलेक्ट्रॉन-समृद्ध क्षेत्र बनाते हैं, जिसका उपयोग आस-पास के अणुओं के इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए किया जा सकता है। प्रकाश उत्प्रेरक के समान, प्लाजमोनिक उत्प्रेरक अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण (आर. ई. टी.) के माध्यम से प्रतिक्रियाशील अणुओं को अपनी उत्तेजना ऊर्जा हस्तांतरित कर सकते हैं। प्रकाश उत्प्रेरकों के विपरीत, प्लाजमोनिक उत्प्रेरक गर्म वाहक इलेक्ट्रॉनों की रिहाई से प्रतिक्रियाशील अणुओं को भी उत्तेजित कर सकते हैं, जिनमें धातु की सतह से पूरी तरह से अलग होने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। इन गर्म वाहक इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा को सतह पर प्रहार करने वाले प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और मौजूद नैनोकणों के आकार को बदलकर बदला जा सकता है, जो गर्म इलेक्ट्रॉनों को कई अलग-अलग प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने के लिए आवश्यक उत्तेजना स्थिति को लेने की अनुमति देता है। यद्यपि प्लाजमोनिक उत्प्रेरण का क्षेत्र अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, पारंपरिक प्रकाश उत्प्रेरक की तुलना में प्लाजमोन-सक्रिय सतह का उपयोग करने के स्पष्ट लाभ हैं। निकट-अवरक्त, दृश्यमान और पराबैंगनी प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करने की उनकी क्षमता प्लाजमोन सतहों को प्रकाश उत्प्रेरक की तुलना में उच्च प्रकाश-पकड़ने की दक्षता देती है, जो केवल पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग कर सकते हैं, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र और उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की बड़ी संभावित ऊर्जा सीमा परिणामी उत्प्रेरक प्रभावों को व्यापक रूप से लागू और अत्यधिक ट्यूनेबल दोनों बनाती है। तंत्र मोटे तौर पर, प्लाजमोनिक उत्प्रेरण दो प्रमुख मार्गों के माध्यम से प्रतिक्रिया दर को बढ़ाता है। इनमें से पहला प्लाजमोन दोलनों के दौरान एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की उत्पत्ति के माध्यम से है। यह क्षेत्र अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण द्वारा अभिकारकों इलेक्ट्रॉनों की उत्तेजना के माध्यम से प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा को कम करता है। यह स्थानीय संक्रमण अवस्था स्थिरीकरण भी प्रदान कर सकता है, जिससे प्रतिक्रिया की दर और बढ़ सकती है। दूसरा मार्ग गर्म वाहक इलेक्ट्रॉन/फोनन जोड़े की पीढ़ी के माध्यम से है। जब एक प्लाजमोन उत्पन्न होता है, तो कुछ इलेक्ट्रॉनों में नैनोकणों के इलेक्ट्रॉन कोशों से पूरी तरह से मुक्त होने की ऊर्जा हो सकती है। ये अत्यधिक उत्तेजित इलेक्ट्रॉन तब उच्चतम अधिकृत आणविक कक्षीय में प्रतिक्रियाशील इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित कर सकते हैं या सबसे कम रिक्त आणविक कक्षीय को भर सकते हैं, अणु की ऊर्जा को बढ़ा सकते हैं और कम ऊर्जा संक्रमण स्थिति की अनुमति दे सकते हैं। ज्यादातर मामलों में, इन गर्म इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करने के लिए एक प्रतिक्रियाशील अणु नहीं मिलता है और इसके बजाय फोनन को भरते हैं और एक जमीनी अवस्था ऊर्जा पर लौटते हैं। प्रक्रिया से अतिरिक्त ऊर्जा तापीय ऊर्जा के रूप में जारी की जाती है, जिससे स्थानीय तापमान में वृद्धि होती है जो प्रतिक्रिया की दर को भी बढ़ा सकती है। उदाहरण सोने के नैनोकणों की सतह का उपयोग करते समय पानी के प्रकाश उत्प्रेरक विद्युत अपघटन को 66 गुना अधिक कुशल दिखाया गया है। सिल्वर नैनोपार्टिकल्स की उपस्थिति में टाइटेनियम डाइऑक्साइड फोटोकैटलिस्ट द्वारा मिथिलीन ब्लू के डिमाइथाइलेशन की दर सात गुना बढ़ गई है। कार्बन मोनोऑक्साइड, अमोनिया और ऑक्सीजन सहित कई सामान्य गैसों का प्लाजमोनिक रूप से उत्प्रेरित ऑक्सीकरण दृश्य प्रकाश द्वारा उत्तेजित होने पर प्लाजमोनिक सतहों के मजबूत उत्प्रेरक प्रभावों के कारण सामान्य रूप से आवश्यक तापमान की तुलना में बहुत कम तापमान पर हो सकता है। हाल ही में कार्बनिक संश्लेषण या सौर ईंधन के उत्पादन के लिए संकर प्लाजमोनिक नैनोमटेरियल्स की खोज शुरू की गई है। संदर्भ नैनोटेक्नोलॉजी उत्प्रेरण