Complejos de metales de transición: esa es una palabra engorrosa para una clase de moléculas con propiedades importantes: un elemento del grupo de metales de transición se encuentra en el centro. Los electrones externos del átomo de metal de transición se encuentran en forma de hoja de trébolD-orbitales extendidos que pueden ser fácilmente influenciados por la excitación externa. Algunos complejos de metales de transición actúan como catalizadores para acelerar ciertas reacciones químicas, y otros pueden incluso convertir la luz solar en electricidad. La conocida célula solar de tinte desarrollada por Michael Graetzel EPFLen la década de 1990 se basa en un complejo de rutenio.
¿Por qué no hierro?
Sin embargo, aún no ha sido posible reemplazar el rutenio de metal de transición raro y costoso con un elemento menos costoso, como el hierro. Esto es sorprendente, porque se encuentra la misma cantidad de electrones en los orbitales d de hierro externos extendidos.Sin embargo, la excitación con luz de la región visible no libera portadores de carga de larga duración en la mayoría de los compuestos de complejo de hierro investigados hasta ahora.
Ideas de RIXS en BESSY II
Un equipo de BESSY II ahora ha investigado esta cuestión con más detalle. El grupo encabezado por el profesor Alexander Föhlisch ha irradiado sistemáticamente diferentes compuestos de complejo de hierro en solución usando luz de rayos X suave. Pudieron medir cuánta energía deesta luz fue absorbida por las moléculas usando un método llamado dispersión de rayos X inelástica resonante, o RIXS. Investigaron complejos en los que el átomo de hierro estaba rodeado por moléculas de bipiridina o grupos cian CN, así como formas mixtas en las que elel centro de hierro está unido a una bipiridina y cuatro grupos de cian cada uno.
Resultado: formas mixtas podrían funcionar
Los miembros del equipo trabajaron en turnos durante dos semanas para obtener los datos necesarios. Las mediciones mostraron que las formas mixtas, que apenas se habían investigado hasta ahora, son particularmente interesantes: en el caso en que el hierro está rodeado por tres moléculas de bipiridinao seis grupos cian CN, la excitación óptica conduce a la liberación a corto plazo de portadores de carga, o a ninguno en absoluto. La situación cambia solo una vez que dos de los grupos ciano son reemplazados por una molécula de bipiridina ". Entonces podemos ver conla suave excitación de rayos X de cómo los orbitales 3d de hierro se deslocalizan en los grupos cian, mientras que al mismo tiempo la molécula de bipiridina puede tomar el portador de carga ", explica Raphael Jay, primer autor del estudio y cuyo trabajo doctoral se encuentra en estecampo.
Los resultados muestran que los complejos de metales de transición económicos también podrían ser adecuados para su uso en células solares, si están rodeados por grupos de moléculas adecuadas. Por lo tanto, todavía hay un campo rico aquí para el desarrollo de materiales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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