Uma equipe de pesquisa do Instituto de Ciências de Tóquio, no Japão, desenvolveu um novo fotocatalisador sensibilizado por corante. Ao substituir o centro metálico em materiais tradicionais por ósmio, eles conseguiram a absorção de comprimentos de onda mais longos da luz visível, melhorando assim a eficiência da produção de hidrogênio por energia solar. Suas descobertas foram publicadas na revista ACS Catalysis.

Os catalisadores tradicionais usados ​​para a fotólise da água para produzir hidrogênio, como os complexos à base de rutênio, normalmente absorvem apenas comprimentos de onda mais curtos da luz visível (dentro de aproximadamente 600 nanômetros), limitando sua utilização do espectro solar. Para superar essa limitação, uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Kazuhiko Maeda e Haruka Yamamoto projetou e preparou um fotocatalisador à base de ósmio. Esse catalisador pode absorver comprimentos de onda mais longos da luz, até aproximadamente 800 nanômetros, ampliando significativamente a faixa de resposta espectral.

A melhoria na eficiência da produção de hidrogênio por energia solar decorre do "efeito do átomo pesado" do ósmio. O professor Maeda explicou: "No processo de expansão da faixa de absorção de luz, o ósmio provou ser um elemento fundamental para a obtenção de comprimentos de onda que os complexos de rutênio não conseguiam utilizar, dobrando assim a eficiência da produção de hidrogênio." Esse efeito promove transições eletrônicas específicas de baixa energia, permitindo que o sistema capture mais fótons e gere mais elétrons em estado excitado, resultando em uma reação de produção de hidrogênio mais eficiente.

Os resultados experimentais mostram que a eficiência de conversão da produção de hidrogênio solar com o novo catalisador é o dobro da dos sistemas convencionais à base de rutênio. Essa característica de manter um bom desempenho mesmo em condições de baixa luminosidade torna o catalisador mais promissor para aplicação em ambientes solares reais. Esta pesquisa fornece uma nova base material para o desenvolvimento de fotocatalisadores de alta eficiência de próxima geração e promove o desenvolvimento de tecnologias de energia renovável.