Yapay fotosentez ya da fotokatalitik reaksiyon, oldukca umut verici bir yeni nesil temiz enerji. Ozellikle renyum (Re) komplekslerini kullanan fotokatalitik reaksiyonları oldukca verimli. Verimli fotokatalitik molekulleri yaratmak icin pikosaniye zaman olceğinde fotokatalitik reaksiyonun nasıl medyana geldiğini incelemek oldukca onemli. Ancak fotokatalitik reaksiyondaki ceşitli fenomenler sebebiyle direkt olarak gozlemlemek oldukca zor.
[h=2]Yuk aktarımı[/h]
Araştırmacılar, molekullerin goreceli pozisyonlarındaki ve yuk aktarımındaki değişimler hakkında zaman cozunumlu azaltılmış tam yansıma (TR-ATR) spektroskopisini kullanarak bilgi elde etmeye calıştı. Fotokatalitik molekuller CO2’yi CO’ya indiriyor ve daha yuksek bir enerji seviyesini acığa cıkarıyor. Ekip, fotokatalitik reaksiyonda meydana gelen trietanolamin’den (TEOA) Re’ye yuk transferinin nasıl gercekleştiğini inceledi.
Frekansı gorulebilir ışıktan ve kızılotesi ışıktan daha duşuk olan terahertz (THz) dalgalarının kullanımı, THz bolgesindeki molekullerarası titreşimlerde değişiklik meydana getirdi. Bu da Re kompleksinin etrafındaki TEOA molekullerinin nasıl hareket ettiğini ve elektron transferlerinin nasıl medyana geldiğini gozlemleme şansı verdi.
Ancak TEOA cozucusundeki Re’yi gozlemlemek oldukca zor. Bu yuzden ekip, THz bolgesinde TR-ATR uygulamak icin azaltılmış tam yansıma spektroskopisini ve THz zaman alanlı spektroskopisini birleştirdi. Buna ek olarak cok hızlı zaman cozunumlu olcumler yurutebilmek amacıyla basınc sondaj spektroskopisiyle TR-ATR’yi de birleştirdiler.
Sonuc olarak foto-eksitasyon sonrası pikosaniye zaman olceğinde uc adımlı yumuşama sureci şoyle gercekleşti:
9 ps’e kadar Re kompleksinin ısısı ışık emilimi sebebiyle keskin bir şekilde arttı, ısı transferi Re iyonlarından TEOA molekullerine doğru harekete gecirildi ve uyarılmış durum soğudu. 10’dan 14 ps’e kadar TEOA molekulleri ve Re iyonları arasındaki mesafe TEOA molekullerinin donmesi sebebiyle azaldı. 14 ps’ten sonra TEOA’dan RE’ye olan yuk aktarımı meydana geldi. Bu pozitif yuklu molekuller arasındaki mesafe soğuk Coulomb gucuyle buyudu. Osaka Universitesi’nden Profesor Kimura, “THz ışığının kullanımı, fotokatalitik reaksiyondaki indirgeyicinin rolunu gozlemlememize izin verdi. THz bolgesindeki TR-ATR spektroskopisi, yuksek verimli fotokatalitik reaksiyonların geliştirilmesine yardımcı olacak. Spektroskopi vasıtasıyla yuklu dinamikler ve iki molekul arasındaki goreceli hareketin gozlemi, biyoloji ve kimya alanındaki ceşitli reaksiyon surecleri uzerindeki araştırmalara yardımcı olacak” ifadelerini kullandı.