Tændt for IR-aktive organiske pigmenter

I fotosyntese og organisk solcelle, pigmentmolekyler omdanner lys til elektrisk ladning. Et team af kemikere har nu produceret et usædvanligt organisk pigment, som "tændes" af en elektrisk ladning til at blive et potent farvestof, der absorberer lys i det nær-infrarøde område. Holdets undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Angewandte Chemie , foreslår potentielle anvendelser i systemer til forskning i elektrofysiske materialer, solcelleanlæg, og sensorteknologi.

Ladede pigmenter med intense farver har overvejende været metalbaserede. Et velkendt eksempel er jernbaseret berlinblå eller preussisk blå, som er en rig, dyb blå. Med hensyn til deres kemi, farvestoffer og pigmenter af denne art er symmetriske molekyler, hvor den ene side har en højere ladning end den anden. Siderne udveksler elektroner, og molekylet absorberer lys, der har samme bølgelængde som denne energiudveksling.

Rent organiske pigmenter med tilsvarende intense farver er sjældne. Ikke desto mindre, Francis D'Souzas team fra University of North Texas, og kolleger, har nu udviklet et modulært organisk molekylært system netop for at imødekomme denne opgave. Sammenlignet med metaller, organiske materialer har den fordel, at de er nemme at modificere. Holdet valgte at målrette mod modulær konstruktion af farvestofmolekylerne, at give brugerdefinerbare molekyler, der potentielt kan få en lang række forskellige egenskaber.

Kernen i det nye molekyle var lavet af et rødt fluorescerende farvestofmolekyle. Forskerne vedhæftede derefter en todelt "push-pull", eller "donor-acceptor", molekylært system til begge sider af denne kerne. Disse systemer var i stand til at stabilisere elektriske ladninger under specifikke forhold.

I uladet tilstand, pigmentet var blot et blåt farvestofmolekyle. Men når en elektronisk afgift blev pålagt, det demonstrerede sine fulde evner. Holdet observerede en ny, intenst absorptionsbånd, men ikke i området for synligt lys. Det nye farvestof absorberes i det nær-infrarøde område, dvs. i overgangsområdet mellem synligt lys og varmestråling på det elektromagnetiske spektrum.

Det var først, da de to donor-acceptor-enheder gav genlyd med hinanden, at absorption blev mulig:"Den yderligere, fri elektron shuffler mellem de to kemisk ækvivalente enheder og afslører en ny ladningsoverførselsspids i det nær-infrarøde område, " siger forfatterne. Molekylet var blevet en blandet valensforbindelse, med lignende egenskaber som metalbaserede farvestofforbindelser.

Disse elektronisk omskiftelige organiske pigmenter kunne være fremragende modelstoffer til grundforskning, siger D'Souza. De kunne bruges til bedre at forstå elektronoverførsel, som findes i fotosyntesen, for eksempel. Ud over deres potentiale som forskningshjælpemidler, de kunne bruges som effektivt elektrontransporterende materiale i fotoniske enheder og er også velegnede som markører til analyse af elektronovergange.