Page 20

Kemivärlden nr 3 2017

oorganisk kemi Lysande och lovande järnkomplex Av Petter Persson (Teoretisk kemi, Lunds universitet), Villy Sundström (Kemisk fysik, Lunds universitet), Reiner Lomoth (Ångströmlaboratoriet, Uppsala universitet) och Kenneth Wärnmark (Centrum för analys och syntes, Lunds universitet) Med avancerad molekyldesign har forskare vid bland annat Lunds universitet lyckats skapa den första järnmolekylen som kan sända ut ljus.  Fotoluminiscens är ett ämnes förmåga att avge ljus när det återvänder till grundtillståndet från ett elektroniskt exciterat tillstånd som uppnåtts genom absorption av synligt eller ultraviolett ljus. Att ett ämne uppvisar fotoluminiscens är ett tecken på att deaktiveringen av dess exciterade tillstånd genom konkurrerande icke-ljusutsändande processer inte sker för snabbt jämfört med luminiscensen. Om molekylens elektroniskt exciterade tillstånd är tillräckligt långlivat kan dess ökade reaktivitet i elektronöverföringsreaktioner användas för att driva solceller, reducera protoner till vätgas eller driva organiska reaktioner såsom reduktiva alkyleringar. Molekylära komplex av rutenium används ofta i sådana fotokemiska och fotofysikaliska sammanhang tack vare deras långlivade exciterade tillstånd som lätt kan studeras med hjälp av dess fotoluminiscens. Rutenium är dock ett grundämne som det bara finns 5 000 ton av i jordskorpan. Järn däremot, den lättare grannen i samma grupp i det periodiska systemet, är det fjärde vanligaste grundämnet i jordskorpan och utgör där hela 6%. Det har fram tills nu ansetts att järnkomplex inte är fotoluminiscenta och därför ointressanta i solenergisammanhang. Intensiv forskning har bedrivits för utveckling av fotoluminiscenta järnkomplex som skulle kunna ge solenergiomvandlingsmaterial helt baserade på miljövänliga och lättillgängliga ämnen och möjliggöra storskalig användning av dessa teknologier. Vi har tidigare reagerat komplexet Fe(bpy) Cl2 (bpy = 2,2’-bipyridyl) med två bidentata ligander, btz (btz = 3,3’-dimetyl-l,l’-bis (p-tolyl)-4,4’-bis(l,2,3-triazol-5-yliden)), var och en innehållande två starkt elektrondonerande enheter, s k N-heterocykliska karbener (NHCer). På så sätt placeras fyra NHC-enheter runt järnet i det pseudo-oktaedriska komplexet (bpy)Fe(II)(btz)2(PF6)2 (l) (Figur 1).Ref. l Vid ljusexcitationen av komplexet (ett d6-komplex) bildas ett exciterat MLCT-tillstånd (MLCT = Metalto Ligand Charge Transfer) (Figur 2 a) med en för ett järnkomplex rekordlång livslängd på l3 ps för ett järninvolverat exciterat tillstånd, vilket är ca l00 gånger längre än motsvarande livslängd i vanliga Fe(II)polypyridylkomplex. Figur 1. (bpy)Fe(btz)2(PF6)2 (1) (bpy = 2,2’-bipyridyl och btz = 3,3’-dimetyl-1,1’-bis (p-tolyl)-4,4’-bis(1,2,3-triazol-5-yliden)), har ett långlivat exciterat MLCT-tillstånd på 13 ps. Fe(btz)3(PF6)3 (2) (btz = 3,3’-dimetyl-1,1’-bis(p-tolyl)-4,4’-bis(1,2,3-triazol- 5-yliden)) är det första järnkomplexet som uppvisar fotoluminiscens med ett järn- involverade tillstånd vid rumstemperatur tack vare ett långlivat exciterat LMCT- tillstånd på 100 ps. 20 Kemivärlden Biotech med Kemisk Tidskrift. Nr 3 Maj 2017


Kemivärlden nr 3 2017
To see the actual publication please follow the link above