Lichtinduzierte Elektronenübertragungsreaktionen in Metallkomplexen: Grundlegende chemische Prozesse für die künstliche Photosynthese
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wurden Redoxreaktionen zwischen organischen Molekülen und Metallkomplexen mit Licht ausgelöst und grundlegende Erkenntnisse bezüglich der Abhängigkeit dieser Reaktionen von der Beschaffenheit der beteiligten Reaktionspartner gewonnen. Das Augenmerk lag auf Redoxreaktionen, die gekoppelt mit Säure-Base Reaktionen ablaufen, d. h. sogenannte protonengekoppelte Elektronenübertragungsreaktionen. Es konnte gezeigt werden, dass Elektronen und Protonen in einem gemeinsamen Reaktionsschritt mit Licht von einem Substrat auf ein anderes übertragen werden können. Insofern ähnelt die Gesamtreaktion einer lichtgetriebenen Wasserstoffatom-Übertragungsreaktion. Diese Erkenntnis ist nützlich im Hinblick auf eine mögliche künstliche Photosynthese von energiereichen Molekülen mit Hilfe von Sonnenlicht. In einem weiteren Forschungsvorhaben wurden in speziell dafür hergestellten Molekülen mit Hilfe von Licht negative von positiven Ladungsträgern getrennt. Der resultierende energiereiche Zustand ist in der Regel sehr kurzlebig. Es konnte ein neuer Weg aufgezeigt werden, wie solche energiereichen Zustände stabilisiert werden können. In einem Fall ist dabei die Verlängerung der Lebensdauer eines solchen Zustands um einen Faktor 40 gelungen. Auch diese Erkenntnis ist nützlich im Hinblick auf die Umwandlung von Lichtenergie in chemisch gespeicherte Energie. In einem dritten Forschungsvorhaben wurden molekulare Drähte untersucht. Es wurde gezeigt, dass Ladungsträger in diesen Drähten über eine recht lange Distanz delokalisiert sein können. Dieses Ergebnis ist nützlich im grösseren Zusammenhang einer möglichen molekularen Elektronik, sowie für die Anwendung dieser Drähte in farbstoffsensibilisierten Solarzellen und organischen lichtemittierenden Materialien.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Charge Delocalization in a Homologous Series of ,‘-Bis(dianisylamino)-Substituted Thiophene Monocations. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 7345-7352
Reuter, L. G.; Bonn, A. G.; Stückl, A. C.; He, B.; Pati, P. B.; Zade, S. S.; Wenger, O. S.
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Hydrogen-Bonding Effects on the Formation and Lifetimes of Charge-Separated States in Molecular Triads. J. Phys. Chem. A 2012, 116, 8159-8168
Hankache, J.; Niemi, M; Lemmetyinen, H.; Wenger, O. S.
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Kinetic Isotope Effects in Reductive Excited-State Quenching of Ru(2,2’-Bipyrazine)32+ by Phenols. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 70-74
Bronner, C.; Wenger, O. S.
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Large Increase of the Lifetime of a Charge-Separated State in a Molecular Triad Induced by Hydrogen-Bonding Solvent. Chem. Eur. J. 2012, 18, 6443-6447
Hankache, J.; Wenger, O. S.
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Proton-Coupled Electron Transfer between 4-Cyanophenol and Photoexcited Rhenium(I) Complexes with Different Protonatable Sites. Inorg. Chem. 2012, 51, 8275-8283
Bronner, C.; Wenger, O. S.
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Proton-Coupled Electron Transfer with Photoexcited Metal Complexes. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1517-1526
Wenger, O. S.
