Moderne alkymi skaber selvlysende jernmolekyler

En gruppe forskere ved Lunds Universitet i Sverige har lavet det første jernbaserede molekyle, der er i stand til at udsende lys. Dette kunne bidrage til udviklingen af ​​overkommelige og miljøvenlige materialer til f.eks. solceller, lyskilder og displays.

I mere end 50 år, kemikere har udviklet metalbaserede farvestofmolekyler til en lang række forskellige anvendelser, såsom displays og solceller. Dette ville ideelt set involvere almindelige og miljøvenlige metaller som jern, men trods en række forsøg har ingen været i stand til at udvikle et jernbaseret farvestofmolekyle, der kan udsende lys indtil nu. Forskere verden over har derfor i stedet i højere grad måttet ty til forskellige sjældne og ædle metaller, såsom ruthenium, som lettere har givet de ønskede egenskaber.

Gennem avanceret molekylært design, Lund-forskerne har nu med succes manipuleret jernbaserede molekylers elektroniske egenskaber, så de meget bedre ligner de rutheniumbaserede stoffer.

Ved at gøre det, de har, for første gang, skabt et jernbaseret farvestofmolekyle, som ikke kun er i stand til at fange lys, men udsender også efterfølgende lys af en anden farve. Sidstnævnte er betydeligt sværere at opnå, hvilket bidrager til, hvorfor forskernes bedrift med at vise, at det nye jernmolekyle udsender orange lys, er så vigtig.

"Middelalderens alkymister forsøgte at fremstille guld fra andre stoffer, men mislykkedes. Man kan sige, at det er lykkedes os at udføre moderne alkymi ved at give jernet egenskaber, der ligner rutheniums", siger Kenneth Wärnmark, Professor i kemi ved Det Naturvidenskabelige Fakultet ved Lunds Universitet.

Den nye undersøgelse, som nu er udgivet i Natur , beskriver et jernkompleks med en rekordstor levetid i sin lysabsorberende og selvlysende tilstand:100 picosekunder, hvilket er mindre end en milliardtedel af et sekund. Men på trods af det tilsyneladende ufatteligt korte tidsinterval, det er ganske tilstrækkeligt.

"I kemiens verden, dette er tid nok til, at molekylerne udsender lys", siger Villy Sundström, Professor i kemi ved Lunds Universitet.

Disse resultater giver et vigtigt skridt mod mulige fremtidige anvendelser som et selvlysende materiale, til belysning og displays, samt lysabsorbere i solceller og fotokatalysatorer til fremstilling af solbrændsel. For at nå dette mål, en fortsat udvikling af nye, og endnu bedre molekyler er nødvendige.

"Vi forventer, at næste skridt til at udvikle de faktiske molekyler, der er egnede til kommercielle anvendelser, kan tage yderligere fem år", siger Petter Persson, kemiforsker ved Lunds Universitet.

Udover forskerne fra Lund, undersøgelsen har omfattet forskere fra Ångström-laboratoriet i Uppsala og fra København.