In fotosynthese en organische fotovoltaïsche, pigmentmoleculen zetten licht om in elektrische lading. Een team van chemici heeft nu een ongewoon organisch pigment geproduceerd, die wordt "aangezet" door een elektrische lading om een ​​krachtige kleurstof te worden die licht in het nabij-infrarode bereik absorbeert. De studie van het team, gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie , suggereert mogelijke toepassingen in systemen voor onderzoek naar elektrofysische materialen, fotovoltaïsche, en sensortechnologie.

Geladen pigmenten met intense kleuren zijn voornamelijk op metaal gebaseerd. Een bekend voorbeeld is Berlijns blauw op ijzerbasis of Pruisisch blauw, dat is een rijke, Diepblauw. Wat hun chemie betreft, dit soort kleurstoffen en pigmenten zijn symmetrische moleculen, waarbij de ene kant een hogere lading heeft dan de andere. De zijkanten wisselen elektronen uit, en het molecuul absorbeert licht met dezelfde golflengte als deze energie-uitwisseling.

Puur organische pigmenten met even intense kleuren zijn zeldzaam. Niettemin, Francis D'Souza's team van de Universiteit van Noord-Texas, en collega's, hebben nu een modulair organisch moleculair systeem ontwikkeld om precies aan deze opdracht te voldoen. In vergelijking met metalen, organische materialen hebben het voordeel dat ze gemakkelijk aan te passen zijn. Het team koos ervoor om zich te richten op de modulaire constructie van de kleurstofmoleculen, om aanpasbare moleculen te geven die mogelijk een grote verscheidenheid aan verschillende eigenschappen kunnen krijgen.

De kern van het nieuwe molecuul was gemaakt van een rood fluorescerend kleurstofmolecuul. De onderzoekers bevestigden vervolgens een tweedelige "push-pull", of "donor-acceptor", moleculair systeem aan beide zijden van deze kern. Deze systemen waren in staat om elektrische ladingen onder specifieke omstandigheden te stabiliseren.

In de ongeladen toestand, het pigment was slechts een blauwgekleurde kleurstofmolecuul. Maar toen een elektronische lading werd toegepast, het toonde zijn volledige capaciteiten. Het team observeerde een nieuwe, intense absorptieband, maar niet in het zichtbare lichtbereik. De nieuwe kleurstof die wordt geabsorbeerd in het nabij-infraroodbereik, d.w.z., in het overgangsgebied tussen zichtbaar licht en warmtestraling op het elektromagnetische spectrum.

Pas toen de twee donor-acceptoreenheden met elkaar resoneerden, werd absorptie mogelijk:"De extra, vrije elektronen-shuffles tussen de twee chemisch equivalente entiteiten die een nieuwe ladingsoverdrachtspiek onthullen in het nabij-infrarode gebied, zeggen de auteurs. Het molecuul was een gemengde valentieverbinding geworden, met vergelijkbare eigenschappen als op metaal gebaseerde kleurstofverbindingen.

Deze elektronisch schakelbare organische pigmenten zouden uitstekende modelstoffen kunnen zijn voor fundamenteel onderzoek, zegt D'Souza. Ze kunnen worden gebruikt om elektronenoverdracht beter te begrijpen, zoals gevonden in fotosynthese, bijvoorbeeld. Naast hun potentieel als onderzoekshulpmiddelen, ze kunnen worden gebruikt als efficiënt elektronentransporterend materiaal in fotonische apparaten en zijn ook geschikt als markers voor het analyseren van elektronenovergangen.