I Carbon Nanodots sono una famiglia di nanoparticelle a base di Carbonio di recente scoperta, attualmente al centro di un enorme interesse di ricerca motivato dalle loro capacità di fotoluminescenza, combinate a facilità di sintesi, assenza di tossicità, e basso costo, che le rendono molto interessanti per svariate applicazioni. In particolare, i Carbon Nanodots manifestano una marcata capacità di comportarsi da donori di elettroni quando eccitati dalla luce, una proprietà che può essere sfruttata per applicazioni che spaziano dalla costruzione di nanosensori altamente selettivi fino alla fabbricazione di nuovi tipi di celle solari.

Un recente studio condotto da un team dell’Ateneo di Palermo (Alice Sciortino, Antonino Madonia, Luisa Sciortino, Franco Mario Gelardi, Marco Cannas, Fabrizio Messina) in collaborazione con l’Università di Berna, Svizzera, ha studiato la risposta ottica di questi nanomateriali in presenza di ioni metallici, al fine di comprendere i complessi meccanismi di interazione tra i due sistemi. Lo studio è stato coordinato dal Dott. Fabrizio Messina del gruppo LAMP del Dipartimento di Fisica e Chimica (DiFC) e si è avvalso tra l’altro delle più avanzate tecniche di analisi spettroscopica recentemente disponibili presso il laboratorio UFL di ATeN center, consentendo per la prima volta di chiarire il meccanismo fondamentale tramite il quale i carbon nanodots fotoeccitati si comportano da donori di elettroni.

L’impiego di tecniche appropriate (spettroscopie ai femtosecondi) per questo tipo di studi ha permesso per la prima volta di osservare in modo diretto il trasferimento di elettrone dalla superficie del Carbon dot ad un accettore, quale ad esempio uno ione metallico sufficientemente vicino alla nanoparticella. Tale processo è talmente efficiente da avvenire su una scala di tempi dell’ordine del picosecondo (1 ps = 10^-12 s). Inoltre, lo studio ha evidenziato per la prima volta il ruolo cruciale dello strato di acqua che circonda la superficie esterna del carbon dot, dimostrando che il trasferimento di elettrone è energeticamente guidato dal riarrangiamento che l’acqua subisce in risposta alla fotoeccitazione della nanoparticella.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista internazionale Nanoscale e selezionato per apparire su una delle copertine (back internal cover) del numero 9 della stessa. La pubblicazione originale è la seguente: A. Sciortino, A. Madonia, M. Gazzetto, L. Sciortino, E. J. Rohwer, T. Feurer, F. M. Gelardi, M. Cannas, A. Cannizzo, F. Messina, “The interaction of photoexcited carbon nanodots with metal ions disclosed down to the femtosecond scale”, Nanoscale 2017, 9, 11902, doi: 10.1039/c7nr03754f, ed è consultabile in open access per un periodo limitato all’URL:

http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2017/NR/C7NR03754F