Lorsque l’oxyde de titane et le colorant adsorbé à sa surface sont irradiés avec un transfert de protons laser pulsé femtoseconde des molécules de colorant à la surface d’oxyde de titane, la fluorescence du colorant déprotoné est observée. Crédit : Réimprimé avec la permission de J. Phys. Chem. C, 2021, 125, 40. 21803-22396 (Couverture supplémentaire). Copyright 2021 Société chimique américaine.
Un changement temporel de l’état chimique de surface de l’oxyde de titane pendant l’irradiation de la lumière UV n’est pas observable par les méthodes conventionnelles telles que la spectroscopie FTIR ou Raman régulière. Par conséquent, une équipe dirigée par le professeur Hiromasa Nishikiori du RISM de l’Université de Shinshu a observé cette réaction par spectroscopie de fluorescence à résolution temporelle. L’équipe a noté la transformation du monoanion en dianion (espèce déprotonée) de la fluorescéine « dans les états excités » où le proton est transféré du colorant fluorescéine à la surface de l’oxyde de titane pendant l’irradiation UV, ce qui n’avait pas été précédemment établi par spectroscopie d’absorption transitoire.
La fluorescéine, un colorant organique sensible à la lumière et à l’acidité/basicité a été adsorbée à la surface de l’oxyde de titane en tant que molécule sonde. Le groupe a utilisé une spectroscopie par résonance plasmonique de surface (SPR) à résolution temporelle avec un laser femtoseconde pulsé. En utilisant la spectroscopie SPR laser pulsée femtoseconde, le groupe a pu observer indirectement le processus de transfert de protons du colorant à la surface de l’oxyde de titane et a prouvé la formation de groupes hydroxyle basiques.
Lorsque la surface de l’oxyde de titane et le colorant adsorbé sur sa surface sont irradiés avec de la lumière ultraviolette, le transfert de protons se produit des états excités des molécules de colorant à la surface de l’oxyde de titane où des groupes hydroxyles basiques sont générés et la fluorescence est observée à partir des états excités de l’oxyde déprotoné. colorant. Crédit : Réimprimé avec la permission de J. Phys. Chem. C, 2021, 125, 40. 21958-21963. Copyright 2021 Société chimique américaine.
L’observation pendant le temps d’irradiation UV a montré que la surface est devenue plus basique avec des groupes OH à la surface de l’oxyde de titane qui accepte les protons du monoanion fluorescéine. L’observation par sonde de fluorescence à résolution temporelle utilisant des colorants organiques sensibles à la lumière et à l’acidité/basicité est une méthode très efficace pour observer de petits comportements induits par la lumière (processus de transfert de protons) qui se produisent sur des surfaces solides en très peu de temps.
Les chercheurs ont réussi à observer le rapport dianion et monoanion de la fluorescéine grâce à la mise en place de la méthode de spectroscopie SPR. Le professeur Nishikiori espère continuer à contribuer aux avancées de la production d’hydrogène par fractionnement photocatalytique de l’eau avec la mise en place de cette méthode simple qui permet aux chercheurs d’observer et d’évaluer l’activité de la photocatalyse.
Référence : « Observation du transfert de protons à l’état excité entre la surface de Titania et la molécule de colorant par spectroscopie de fluorescence à résolution temporelle » par Hiromasa Nishikiori, Yosuke Kageshima, Nasrin Hooshmand, Mostafa A. El-Sayed et Katsuya Teshima, 30 septembre 2021, Le Journal de Chimie Physique C.
DOI : 10.1021/acs.jpcc.1c05843
