Jena (Leibniz-IPHT). Forschende aus Jena und Ulm haben einen innovativen Ansatz entwickelt, um die Eigenschaften von Lichtabsorbierenden Materialien, sogenannten Chromophoren, gezielt zu beeinflussen. Dabei konzentrierten sie sich auf spezielle Eisenverbindungen, deren Reaktion auf Licht durch nur kleine Ver盲nderungen in ihrer chemischen Struktur kontrolliert werden kann. Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Journal of the American Chemical Society ver枚ffentlicht.
Die Forschenden des (Leibniz-IPHT) sowie der und Ulm haben gezeigt, dass die Eigenschaften von speziellen Eisenverbindungen, die Licht aufnehmen, durch kleine Ver盲nderungen in ihrer chemischen Struktur beeinflusst werden k枚nnen. Diese 脛nderungen betreffen die sogenannte zweite Koordinationssph盲re - einen Bereich des Molek眉ls, der zwar nicht direkt an das Eisenatom gebunden ist, aber trotzdem dessen Verhalten beeinflusst. Durch das Hinzuf眉gen von Protonen reagieren die Eisenverbindungen anders auf das aufgenommene Licht. Diese Erkenntnisse sind wichtig, weil Eisenkomplexe als umweltfreundliche und leicht verf眉gbare Alternative zu Komplexen seltener Metalle wie Iridium oder Ruthenium in der Licht-Energie-Wandlung eingesetzt werden k枚nnen.
Wie Eisenverbindungen das Licht einfangen
Chromophore sind Molek眉le, die Licht absorbieren und die aufgenommene Energie beispielsweise in einem Elektronentransfer wieder abgeben k枚nnen. Diese F盲higkeit der Komplexe, nach Lichtabsorption Elektronen auf einen Reaktionspartner zu 眉bertragen, ist von gro脽er Relevanz, insbesondere in der Photokatalyse, aber auch in der Photovoltaik. Das Team aus dem der 51本色en Ulm und Jena hat nun gezeigt, dass Eisenverbindungen nicht nur effizient Licht absorbieren, sondern dass ihre Eigenschaften durch einfache chemische Modifikationen 鈥� wie das Hinzuf眉gen oder Entfernen von Protonen 鈥� gezielt angepasst werden k枚nnen. 鈥濿ir haben zum ersten Mal demonstriert, dass wir die Lichtabsorption von Eisenkomplexen gezielt durch ihre Umgebung steuern k枚nnen, was vielversprechende Anwendungsperspektiven f眉r nachhaltige Technologien bietet鈥�, erkl盲rt der Sprecher des SFB CataLight, Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivan拧i膰 vom Leibniz-IPHT und der 51本色 Jena.
Wissen f眉r die Entwicklung nachhaltiger Energiequellen
Mit diesen Erkenntnissen k枚nnten zuk眉nftige Studien darauf abzielen, die Eisenverbindungen weiter zu optimieren, um sie in der Photovoltaik, der Katalyse und bei nachhaltigen chemischen Reaktionen einzusetzen. Bisherige Forschungen konzentrierten sich h盲ufig auf teurere Materialien, doch die Entdeckung des Forschungsteams aus Jena und Ulm er枚ffnet neue, kosteng眉nstige M枚glichkeiten, umweltfreundliche Alternativen zu erforschen.
Text: , Leibniz-Institut f眉r Photonische Technologien, Leitung Kommunikation
Original-Publikation:
Beyond the First Coordination Sphere鈹�Manipulating the Excited-State Landscape in Iron(II) Chromophores with Protons. Kamil Witas, Shruthi Santhosh Nair, Tamar Maisuradze, Linda Zedler, Heiner Schmidt, Pablo Garcia-Porta, Alexandra Stefanie Jessica Rein, Tim Bolter, Sven Rau, Stephan Kupfer, Benjamin Dietzek-Ivan拧i膰, and Dieter U. Sorsche. Journal of the American Chemical Society 2024 146 (29), 19710-19719 DOI: 10.1021/jacs.4c00552
脺ber das Leibniz-Institut f眉r Photonische Technologien
Im Mittelpunkt der Forschung am Leibniz-IPHT steht das Licht. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln innovative photonische Verfahren und Werkzeuge f眉r Anwendungen in der klinischen Diagnostik 鈥� insbesondere in der Infektions- und Krebsdiagnostik 鈥�, in der Pharmazie und Prozesskontrolle, in der Lebensmittel- und Umweltsicherheit sowie zur Erforschung alternativer Energiequellen. Ein zentrales Ziel ist es, die Translation zu beschleunigen: die Umsetzung von Forschungsergebnissen in die Praxis 鈥� from Ideas to Instruments.