Photosensibilisatoren auf der Basis von Komplexen mit häufig vorkommenden Metallen für Photonen-Aufkonversion und Photokatalyse

• Antragstellerin: Professorin Dr. Cui Wang
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535142873

Die sensibilisierte Triplett-Triplett-Annihilation-Aufkonversion wandelt unter inkohärenter Lichtanregung mit geringer Leistung zwei Eingangsphotonen mit niedriger Energie in ein Ausgangsphoton mit höherer Energie um. Dieser biphotonische Prozess ist eine vielversprechende Strategie für Anwendungen in den Bereichen Photokatalyse, Bioimaging, klinische Behandlungen, Solarzellen und elektronische Geräte. Insbesondere die auf Annihilation basierende Photonen-Aufkonversion erregt in der Photokatalyse zunehmend Aufmerksamkeit, da sie die Verwendung von niederenergetischem sichtbarem oder nahinfrarotem Licht für chemische Reaktionen ermöglicht, was ansonsten die Energiezufuhr von hochenergetischen Photonen wie UV-Licht erfordern würden. Allerdings basieren die Sensibilisatoren für Photonen-Aufkonversion bisher fast ausschließlich auf Edelmetallen wie Platin, Ruthenium, Iridium oder Osmium sowie Lanthanoiden wie Europium oder Ytterbium. Seit einigen Jahren fördert der Wunsch nach einer nachhaltigeren Chemie wesentliche Entwicklungen hin zu photoaktiven Koordinationskomplexen aus häufig vorkommenden Metallen, beispielsweise Eisen, Kupfer oder Chrom. Diese Komplexe gelten als ein geeigneter Ersatz für die oben erwähnten bekannten Komplexe aus Edel- und Seltenerdmetallen. Beachtliche Fortschritte wurden kürzlich bei photoaktiven Komplexen mit häufig vorkommenden Metallen erzielt. Bisher wurden jedoch nur wenige dieser Metallkomplexe als Photosensibilisatoren für Photonen-Aufkonversion verwendet, und in den meisten Fällen blieb bisher ihre Leistung bei Aufkonversion suboptimal im Vergleich zu Sensibilisatoren aus Edelmetallen. Es wurden nahezu keine Versuche unternommen, photokatalytische Reaktionen mit niederenergetischem Licht durch sensibilisierte Photonen-Aufkonversion mit Komplexen häufig vorkommender Metalle zu betreiben. Aus diesen Gründen schlägt C. Wang vor, neuartige Photosensibilisatoren auf der Basis von Komplexen mit häufig vorkommenden Metallen zu entwickeln, die die auf Annihilation basierende Photonen-Auskonversion ermöglichen, und dann energieaufwändige photokatalytische Reaktionen mit niederenergetischem Licht durchzuführen. Der Einbau dieser photoaktiven Verbindungen in Nanostrukturen ermöglicht dann Anwendungen unter Umgebungsbedingungen. Die vorgeschlagenen Photosensibilisatoren und Strategien könnten ein nachhaltigeres Potenzial für vielseitige Anwendungen in der Beleuchtung, Energieumwandlung und Katalyse haben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen