Un complejo de Fe (III) de bajo
espín con fotoluminiscencia de transferencia de carga de ligando a metal de 100
ps.
Los complejos de metales de
transición se usan como fotosensibilizadores, en diodos emisores de luz, para
la biodetección y en fotocatálisis. Una característica clave en estas
aplicaciones es la excitación desde el estado fundamental a un estado de
transferencia de carga; la larga duración del estado de transferencia de carga
típica de los complejos de rutenio y otros metales preciosos a menudo son
esenciales para garantizar un alto rendimiento. Existe mucho interés en
reemplazar estos elementos escasos con metales abundantes en la Tierra, siendo
el hierro y el cobre particularmente atractivos debido a su bajo costo y su falta
de toxicidad. Pero a pesar de la exploración de diseños moleculares
innovadores, sigue siendo un formidable desafío científico para acceder a
complejos de metales de transición abundantes en la Tierra que tengan estados
excitados de transferencia de carga de larga duración. No se conocen complejos
de hierro fotoluminiscentes a temperatura ambiente, y su rápida desactivación
del estado excitado impide su uso como fotosensibilizadores. Aquí presentamos el
complejo de hierro [Fe (btz)3] 3+ (donde btz es 3,3 '-dimetil-1,1'-bis(p-tolil)-4,4'-bis(1,2,3-triazol-5-ilideno)),
y mostramos que las propiedades del ligando del σ donador superior y el
electrón π aceptor estabilizan el estado excitado lo suficiente como para
realizar una duración de transferencia de carga de 100 picosegundos (ps) y
fotoluminiscencia a temperatura ambiente. Esta especie es un complejo de Fe
(III) d5 de bajo spin, y la emisión se produce a partir de un estado de
transferencia de carga de ligando doble a metal de larga duración (2LMCT) que rara
vez se ve en los complejos de metales de transición. La ausencia de cruces
entre sistemas, que a menudo ocasiona grandes pérdidas de energía en los
estados excitados en los complejos de metales de transición, permite directamente
la observación de la emisión de espín permitida en el estado fundamental y
podría explotarse como una mayor fuerza motriz en las reacciones fotoquímicas
en las superficies. Estos hallazgos sugieren que las estrategias de diseño
apropiadas pueden entregar nuevos materiales basados en hierro para su uso
como emisores de luz y fotosensibilizadores.
Referencia
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