Abstrakt

In Organischer Chemie 2018: Untersuchungen von Übergangsmetallkomplexen mit Fluoreszenz- oder Metall-Metall-Ladungstransfereigenschaften - Xin-Tao Wu

 Xin-Tao Wu Direktor der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, China

Metallorganische Gerüstmaterialien mit Fluoreszenz-, Weißlicht- oder Gasadsorptionseigenschaften und Übergangsmetallcluster mit Metall-Metall-Ladungstransfereigenschaften erfreuen sich in der Grundlagenforschung und der modernen Materialwissenschaft großer Beliebtheit. In meiner Forschungsgruppe wurden vor kurzem folgende Untersuchungen durchgeführt: (1) Eine Reihe neutraler MOFs, in denen verschiedene neutrale und ionische Farbstoffgastmoleküle eingekapselt waren, wurden entworfen und synthetisiert und ihre Lumineszenzeigenschaften untersucht. Die Weißlicht emittierenden MOF-Materialien konnten entworfen und hergestellt werden, indem drei rot/grün/blau emittierende Farbstoffe gleichzeitig in einen solchen MOF-Wirt eingebracht wurden. Interessanterweise lässt sich das Weißlicht durch Veränderung des Gehalts oder Typs der drei Farbstoffgastmoleküle oder der Anregungswellenlänge abstimmen. (2) Eine Reihe neuer lumineszierender Zink- oder Lanthanoidphosphonate und ihre Lumineszenzeigenschaften wurden untersucht. Außerdem weisen einige Lanthanoidphosphonate die bemerkenswerte Fähigkeit auf, durch Lumineszenzlöschung rasch Spuren von nitroaromatischen Explosivstoffen zu erkennen. Die Empfindlichkeit, schnelle Reaktion, einfache Synthese, der geringe Verbrauch, der niedrige Preis und die gute Stabilität machen ihn zu einem der leistungsstärksten bekannten Sensoren für nitroaromatische Sprengstoffe. (3) Eine Reihe gemischtvalenter, cyanidometallüberbrückter Verbindungen wurde entworfen, synthetisiert und charakterisiert, ihre Metall-Metall-Ladungsübertragungseigenschaften und die Einflussfaktoren des Elektronenübertragungsprozesses wurden untersucht. Insbesondere wurde erstmals ein ungewöhnlich delokalisierter gemischtvalenter Zustand einer cyanidometallüberbrückten Verbindung gemeldet, der durch thermische Elektronenübertragung induziert wurde. Fluoreszenz ist die Emission von Sonnenlicht durch eine Substanz, die Licht oder andere elektromagnetische Wellen absorbiert hat. Es ist eine Art Lumineszenz. In den meisten Fällen hat das emittierte Licht eine längere Wellenlänge und damit weniger Energie als die absorbierte Strahlung. Das auffälligste Beispiel für Fluoreszenz tritt auf, wenn die absorbierte Strahlung im ultravioletten Bereich des Spektrums liegt und damit für das menschliche Auge unsichtbar ist, während das emittierte Licht im sichtbaren Bereich liegt, was der fluoreszierenden Substanz eine bestimmte Farbe verleiht, die nur bei UV-Licht sichtbar ist. Fluoreszierende Materialien hören fast sofort auf zu leuchten, wenn die Strahlungsquelle stoppt. Phosphoreszierende Materialien dagegen emittieren noch einige Zeit Licht, nachdem die Strahlungsquelle gestoppt wurde. Fluoreszenz hat viele praktische Anwendungen, darunter Mineralogie, Gemmologie, Medizin, chemische Sensoren (Fluoreszenzspektroskopie), Fluoreszenzmarkierung, Farbstoffe, biologische Detektoren und kosmische Strahlungserkennung. Die häufigste Alltagsanwendung sind Energiesparlampen und LED-Lampen, bei denen fluoreszierende Beschichtungen verwendet werden, um kurzwelliges UV-Licht oder blaues Licht in Ampellicht mit längerer Wellenlänge umzuwandeln und so das angenehme Licht energieineffizienter Glühlampen zu imitieren.Fluoreszenz kommt in der Natur auch häufig in einigen Mineralien und in verschiedenen biologischen Formen in vielen Zweigen der Animalia vor. Ein Charge-Transfer-Komplex (CT-Komplex) oder Elektronendonor-Akzeptor-Komplex ist eine Verbindung aus zwei oder mehr Molekülen oder aus verschiedenen Teilen eines großen Moleküls, bei der ein Teil der elektronischen Ladung zwischen den Moleküleinheiten übertragen wird. Die resultierende elektrostatische Anziehung sorgt für eine stabilisierende Kraft für den Molekülkomplex. Das Quellmolekül, von dem die Ladung übertragen wird, wird als Elektronendonor bezeichnet, und die empfangende Spezies wird als Elektronenakzeptor bezeichnet. Die Art der Anziehung in einem Charge-Transfer-Komplex ist keine stabile Bindung und daher viel schwächer als kovalente Kräfte. Viele dieser Komplexe können einen elektronischen Übergang in einen angeregten elektronischen Zustand durchlaufen. Die Anregungsenergie dieses Übergangs liegt sehr häufig im sichtbaren Bereich des Spektrums, was die charakteristische intensive Farbe dieser Komplexe erzeugt. Diese optischen Absorptionsbänder werden oft als Charge-Transfer-Bänder bezeichnet.