Cientistas descobriram que a eficiência dos fotocatalisadores à base de óxido de metal de transição (TMO) é fundamentalmente governada por estados eletrônicos centrados em metais. Esta pesquisa inovadora, que foca na razão pela qual muitos TMOs com configurações eletrônicas d-shell abertas apresentam atividade fotocatalítica limitada, oferece uma nova perspectiva sobre a conversão de energia solar.
O estudo, que sintetiza novos dados de absorção transitória, revela um mecanismo de relaxamento rápido por meio de estados de campo de ligante (LF). Esses estados atuam como sumidouros eficientes, dissipando portadores de carga fotoexcitados antes que possam participar de processos catalíticos. Esse mecanismo, que ocorre em TMOs de d-shell aberta, compromete substancialmente a disponibilidade de portadores.
As implicações desta pesquisa são significativas. Ao entender o papel do relaxamento LF e da formação de polaron, os cientistas podem ajustar a síntese de materiais. Isso pode levar ao desenvolvimento de fotocatalisadores mais eficientes para energia solar e outras aplicações. A pesquisa também abre caminhos para polarização elétrica estratégica para amplificar o tempo funcional dos portadores ativos em dispositivos fotocatalíticos.