Interprétation des dynamiques de transfert de porteurs de charge photogénérés à l'aide d'un système de surface-moléculaire interactif

Cette étude examine le transfert de charge se produisant dans le système surface-moléculaire en termes de compréhension du mécanisme de réaction catalytique photoinduite. Nous avons employé un environnement de désorption et d'ionisation induites par laser pour analyser les interactions physico-chimiques impliquées dans le transfert de charge interatomique et le comportement des molécules adsorbées, qui se produisent toutes deux activement sur la surface du photocatalyseur. Nous avons constaté que le radical hydroxyle réactif extrait rapidement des électrons de la surface, tandis que le proton cogénéré protonate rapidement l'analyte. Cette interaction synergique accélère la redistribution de charge interfaciale, améliore la répulsion coulombienne et régit ainsi l'efficacité de l'ionisation et de la désorption induites par laser. Pour approfondir notre compréhension de la façon dont les radicaux hydroxyles réactifs et les protons cogénérés entraînent des réactions catalytiques à l'échelle atomique, des analyses théoriques et expérimentales intégrées ont été réalisées. Nous avons démontré que la protonation localisée aux sites électrophiles améliore considérablement l'efficacité de désorption de l'analyte, régie par la localisation des orbitales moléculaires et les propriétés électroniques de surface. En particulier, les matrices avec des énergies de bande de conduction plus élevées et une localisation accrue de la charge de surface facilitent une répulsion coulombienne plus forte à l'interface analyte-matrice, accélérant l'ionisation et la désorption. Notre étude aborde non seulement la clarification de l'ambiguïté des observations expérimentales mais aussi des critères qualitatifs pour évaluer le degré de chaque séquence d'empilement. Nous espérons que nos résultats offrent des aperçus fondamentaux pour concevoir des surfaces photocatalytiques optimisées et des cibles moléculaires pour des applications avancées induites par laser.