Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Zhang Guoqing von der University of Science and Technology of China (USTC) der Chinese Academy of Sciences (CAS) hat einen hochreaktiven photoinduzierten Ladungstransferkomplex (PCTC) zwischen Amin und Imid entdeckt. Ihr Ergebnisse werden veröffentlicht in der Zeitschrift Chemie.
Der Ladungstransfer zwischen Molekülen, ein kritischer Prozess in natürlichen und synthetischen Systemen, spielt eine grundlegende Rolle bei der Photosynthese, der Atmung und verschiedenen Anwendungen in der organischen Synthese und Energieumwandlung.
Trotz umfangreicher Forschung bleibt die Erzeugung stabiler, lichtempfindlicher Charge-Transfer-Komplexe in künstlichen Systemen eine Herausforderung. Die Entdeckung von PCTCs begegnet dieser Herausforderung und bietet neue Einblicke in komplexe photochemische Prozesse.
Die Forscher entdeckten zunächst, dass aromatische Imide und Alkylamine, die im Grundzustand keine nennenswerte Wechselwirkung zeigten, unter UV-Bestrahlung stabile PCTCs bilden. Diese Wechselwirkung führte zu einem stark fluoreszierenden Komplex, der einem Meisenheimer-Komplex ähnelt.
Der Einsatz verschiedener spektroskopischer Techniken, darunter hochauflösende Massenspektrometrie und zeitaufgelöste Spektroskopie, bestätigte die Bildung und Stabilität dieser Komplexe.
Die Forscher führten eine Reihe von Experimenten durch, um den Entstehungsmechanismus zu erforschen. Sie beobachteten, dass die Wechselwirkung zwischen Naphthalimid und Triethylamin in Lösung in Abwesenheit von Licht keine signifikanten Änderungen in den Absorptions- oder Emissionsspektren zur Folge hatte.
Bei der UV-Bestrahlung traten jedoch neue spektrale Merkmale auf, die auf die Bildung des PCTC hinwiesen. Zu diesen Merkmalen gehörten ein deutliches Absorptionsband und eine verstärkte Fluoreszenz, die bei den einzelnen Komponenten fehlten.
Darüber hinaus setzten die Forscher PCTC ein, um die Polymerisation von Acrylsäureestern unter UV-Licht zu initiieren und demonstrierten damit das Potenzial des Komplexes zur Schaffung neuer Polymermaterialien mit einzigartigen Eigenschaften. Darüber hinaus zeigte der Komplex Wirksamkeit bei der Reduzierung von Kohlendioxid, eine entscheidende Reaktion zur Bewältigung ökologischer Herausforderungen und zur Entwicklung nachhaltiger Energiequellen.
Eine der faszinierendsten Anwendungen des PCTC war seine Fähigkeit, UV-Energie zu speichern und im Dunkeln freizusetzen. Diese Fähigkeit ermöglichte es, Prozesse, die traditionell auf kontinuierliche Lichteinwirkung angewiesen waren, auch in Abwesenheit von Licht ablaufen zu lassen.
Die Entdeckung hochreaktiver PCTCs zwischen Aminen und Imiden unter UV-Licht verbessert nicht nur unser Verständnis von photoinduzierten Ladungsübertragungsprozessen, sondern eröffnet auch neue Wege für praktische Anwendungen in der Polymerwissenschaft, Umwelttechnologie und Energiespeicherung.
Mehr Informationen:
Wenhuan Huang et al., Einfangen hochreaktiver photoinduzierter Ladungstransferkomplexe zwischen Amin und Imid durch Licht, Chemie (2024). DOI: 10.1016/j.chempr.2024.05.005
Zur Verfügung gestellt von der University of Science and Technology of China