Lichtabsorption mit Eisenverbindungen steuern

Forscher des Leibniz-Instituts für photonische Technologien sowie der Universitäten Jena und Ulm haben gezeigt, dass die Eigenschaften von speziellen Eisenverbindungen, die Licht aufnehmen, durch kleine Veränderungen in ihrer chemischen Struktur beeinflusst werden können. Diese Änderungen betreffen die zweite Koordinationssphäre – einen Bereich des Moleküls, der zwar nicht direkt an das Eisenatom gebunden ist, aber trotzdem dessen Verhalten beeinflusst. Durch das Hinzufügen von Protonen reagieren die Eisenverbindungen anders auf das aufgenommene Licht. Diese Erkenntnisse sind wichtig, weil Eisenkomplexe als umweltfreundliche und leicht verfügbare Alternative zu Komplexen seltener Metalle wie Iridium oder Ruthenium in der Licht-Energie-Wandlung eingesetzt werden können.

Chromophore sind Moleküle, die Licht absorbieren und die aufgenommene Energie beispielsweise in einem Elektronentransfer wieder abgeben können. Diese Fähigkeit der Komplexe, nach Lichtabsorption Elektronen auf einen Reaktionspartner zu übertragen, ist von großer Relevanz, insbesondere in der Photokatalyse, aber auch in der Photovoltaik. Das Team hat jetzt gezeigt, dass Eisenverbindungen nicht nur effizient Licht absorbieren, sondern dass ihre Eigenschaften durch einfache chemische Modifikationen – wie das Hinzufügen oder Entfernen von Protonen – gezielt angepasst werden können.

„Wir haben zum ersten Mal demonstriert, dass wir die Lichtabsorption von Eisenkomplexen gezielt durch ihre Umgebung steuern können, was vielversprechende Anwendungsperspektiven für nachhaltige Technologien bietet“, erklärt Benjamin Dietzek-Ivanšić vom Leibniz-IPHT und der Uni Jena.

Mit diesen Erkenntnissen könnten zukünftige Studien darauf abzielen, die Eisenverbindungen weiter zu optimieren, um sie in der Photovoltaik, der Katalyse und bei nachhaltigen chemischen Reaktionen einzusetzen. Bisherige Forschungen konzentrierten sich häufig auf teurere Materialien, doch die Entdeckung des Forschungsteams aus Jena und Ulm eröffnet neue, kostengünstige Möglichkeiten, umweltfreundliche Alternativen zu erforschen.

Leibniz-IPHT / RK