Forschende aus Jena und Ulm haben einen innovativen Ansatz entwickelt, um die Eigenschaften von lichtabsorbierenden Materialien, sogenannten Chromophoren, gezielt zu beeinflussen. Dabei konzentrierten sie sich auf spezielle Eisenverbindungen, deren Reaktion auf Licht durch nur kleine Ver?nderungen in ihrer chemischen Struktur kontrolliert werden kann. Die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gef?rderten Forschungsergebnisse sind in der Fachzeitschrift ?Journal of the American Chemical Society“ ver?ffentlicht worden.

Die Forschenden der Universit?ten Jena und Ulm sowie des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben gezeigt, dass die Eigenschaften von speziellen Eisenverbindungen, die Licht aufnehmen, durch kleine Ver?nderungen in ihrer chemischen Struktur beeinflusst werden k?nnen. Diese ?nderungen betreffen die sogenannte zweite Koordinationssph?re – 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 k?nnen.

Wie Eisenverbindungen das Licht einfangen

Chromophore sind Moleküle, die Licht absorbieren und die aufgenommene Energie beispielsweise in einem Elektronentransfer wieder abgeben k?nnen. Diese F?higkeit der Komplexe, nach Lichtabsorption Elektronen auf einen Reaktionspartner zu übertragen, ist von gro?er Relevanz, insbesondere in der Photokatalyse, aber auch in der Photovoltaik. Das Team aus dem Sonderforschungsbereich (SFB) CataLight der Universit?ten Ulm und Jena hat nun 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 k?nnen. ?Wir haben zum ersten Mal demonstriert, dass wir die Lichtabsorption von Eisenkomplexen gezielt durch ihre Umgebung steuern k?nnen, was vielversprechende Anwendungsperspektiven für nachhaltige Technologien bietet“, erkl?rt der Sprecher des SFB CataLight, Prof. Dr. Benjamin Dietzek-Ivan?i? von der Universit?t Jena und dem Leibniz-IPHT.

Wissen für die Entwicklung nachhaltiger Energiequellen

Mit diesen Erkenntnissen k?nnten 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 h?ufig auf teurere Materialien, doch die Entdeckung des Forschungsteams aus Jena und Ulm er?ffnet neue, kostengünstige M?glichkeiten, umweltfreundliche Alternativen zu erforschen.