Foto-geïnduceerde ladingsoverdrachten zijn een interessante elektronische eigenschap van Pruisisch blauw en sommige analoog gestructureerde verbindingen. Een team van onderzoekers heeft nu de ultrasnelle processen in de door licht geïnduceerde ladingsoverdracht tussen ijzer en mangaan in een mangaanbevattend Pruisisch blauw analoog kunnen ophelderen. Zoals gerapporteerd in het journaal Angewandte Chemie , verschillende processen die door licht worden geïnduceerd, kunnen de ladingsoverdracht aansturen.

Pruisisch blauw is een intens blauw anorganisch pigment dat wordt gebruikt in schilderijen, verven, en medicijnen, onder andere. Het kristalrooster van deze K[Fe ^II Fe ^{II l} (CN) ₆ ]-complex bevat afwisselend tweewaardige en driewaardige ijzeratomen. De intense kleur is het resultaat van een ladingsoverdracht:bij bestraling met licht, elektronen worden overgedragen van de Fe ^II naar de Fe ^{II l} . Hoewel dit pigment tegenwoordig niet wordt gebruikt om textiel te verven, zijn speciale elektronische eigenschappen maken Pruisisch blauw een interessante kandidaat voor andere toepassingen, inclusief ruiten met zelfinstellende lichtdoorlatendheid, opto-elektronische componenten, gasabsorptie, en katalyse. Het zou ook kunnen dienen als materiaal voor elektroden in nieuwe energieopslagapparaten.

Door de jaren heen, er zijn even interessante verbindingen geproduceerd die andere metalen bevatten maar analoge structuren hebben, zoals RbMnFe, dat is een Pruisisch blauw analoog waarin mangaan een deel van de ijzerionen vervangt. Bij lage temperaturen, het rooster bestaat uit driewaardige mangaan- en tweewaardige ijzerionen. Het mangaan is in een octaëdrisch patroon omgeven door de stikstofatomen van de cyanideliganden, terwijl het ijzer is omgeven door een octaëder gemaakt van de cyanide-koolstofatomen. onder licht, ladingsoverdracht vindt plaats op dezelfde manier als Pruisisch blauw:Mn ^{II l} Fe ^II → Mn ^II Fe ^{II l} . Het proces is lokaal en ultrasnel.

Het bestuderen van zo'n snel proces is een uitdaging. Een team onder leiding van Hiroko Tokoro (Universiteit van Tsukuba, Japan), Shin-ichi Ohkoshi (de Universiteit van Tokio, Japan), en Eric Collet (Universiteit van Rennes 1, Frankrijk) is deze uitdaging aangegaan door gebruik te maken van een ultrasnelle optische spectroscopietechniek die pompsondespectroscopie wordt genoemd, die een resolutie heeft van 80 femtoseconden (80 biljardste van een seconde). Bij deze methode, de elektronen in de verbinding worden door opwinding met een laserpuls naar een hogere energietoestand verplaatst. Na een korte tijd, het systeem wordt bestraald met een tweede laserpuls op een andere golflengte en de absorptie wordt gemeten. Combinatie van de resultaten van deze experimenten met berekeningen van de elektronische bandstructuren toonde aan dat er twee verschillende fotoschakelpaden zijn voor ladingsoverdracht. Ze hebben een verschillende dynamiek die het resultaat is van zeer verschillende soorten initiële elektronische excitatie.

De primaire route (Mn ^{II l} (d-d)-pad) begint wanneer licht een elektron in een d-orbitaal op één Mn . exciteert ^{II l} in een ander, iets hogere energie d orbitaal op dezelfde Mn ^{II l} . Dit leidt tot een lossing en verlenging van de binding tussen de Mn ^{II l} en enkele van de naburige stikstofatomen. Dit veroorzaakt compressie van de octaëder rond het mangaan (inverse Jahn-Teller-vervorming), wat leidt tot lokale vervorming van het rooster en coherente trillingen. Dit is de drijvende kracht voor de overdracht van een elektron (ladingsoverdracht) van ijzer naar mangaan (Mn ^{II l} Fe ^II → Mn ^II Fe ^{II l} ). De tijdschaal voor dit proces is minder dan 200 femtoseconden.

In aanvulling, een ander interval-overdrachtstraject speelt ook een rol. In dit proces, een elektron uit het ijzer wordt geëxciteerd door licht en direct in een baan op het mangaan getild. De langzamere reorganisatie veroorzaakt geen coherente roostertrilling.