Photochemie

In der Zukunft können solarangetriebene photokatalytische Prozesse zu einer umweltfreundlichen Versorgung von Treibstoff oder wertvollen Substanzen beitragen. Ladung und Energietransfer sind Schlüsselelemente der Photokatalyse und ihr Verständnis und ihre Optimierung sind von entscheidender Bedeutung. In der Natur basiert die lichtgetriebene Ladungstrennung auf eine feste Abfolge von Redoxzentren auf einem Elektronen-Pfad. Biomimetische künstliche Systeme bauen üblicherweise auf ein direkt konstruiertes ungesättigtes Ligandensystem, das Alkin-, Phenylen- oder Vinylen-Bausteine enthält. Auf dieser Basis zeigten eine Reihe von polynuklearen Komplexen mit Ru(II) oder Ir(III) Chromophore, die speziell designte Polypyridinliganden nutzen, bemerkenswertes Potential für die Ladungstrennung oder den Energietransfer. Potenzielle Anwendungen in der Elektrolumineszenz, Photokatalyse, in Farbstoff basierten Solarzellen, lumineszierende Biosensorik und Triplett-Triplett-Annihilation sorgten für rege Forschungsaktivität in diesem Bereich. Phenanthroline (phen) mit Donor-Substituenten an der 5- und 6-Position sind besonders starr, was zu hervorragenden Bedingungen für einen sehr schnellen Elektronentransfer zwischen den Metallen führt. Die Folge ist ein hoher Grad an intermetallischer Kooperativität. Im Hinblick auf die lichtgetriebene Ladungstrennung sind solche Liganden mit verschiedenen Koordinations-Taschen besonders interessant, weil sie direktional sind. Das Phenanthrolin-5,6-dithiolat, (phendt2-) ist aufgrund seiner potenziellen  Verwendung in biomimetischen Hydrogenase-Modellen und nicht-linearen optischen Materialien attraktiv. Die C=C Doppelbindung in 5,6-Position liegt vom aromatischen Pyridin-Systemen relativ getrennt vor, wodurch sich das entsprechende 5,6-Dithiolat eher wie ein klassicher Dithiolen-Donor verhalten. Dementsprechend wurden polynukleare Komplexe mit dem Brückenligand phendt2- als wünschenswerte Bausteine für Licht-Energie-Umwandlungs-Materialien vorgeschlagen. Charakterisierte Beispiele waren vor unseren Bemühungen in diesem Bereich nicht vorhanden.

Schlüsselpublikationen

  • "Ultrafast Energy Transfer in Dinuclear Complexes with Bridging 1,10-Phenanthroline-5,6-Dithiolate"
    E. Erdmann, M. Lütgens, S. Lochbrunner, W. W. Seidel
    Inorg. Chem.  2018, 57, 4849–4863.
  • "Dinuclear Ru/Ni, Ir/Ni, and Ir/Pt Complexes with Bridging Phenanthroline-5,6-dithiolate: Synthesis, Structure, and Electrochemical and Photophysical Behavior"
    D. Schallenberg, A. Neubauer, E. Erdmann, M. Tänzler, A. Villinger, S. Lochbrunner, W. W. Seidel
    Inorg. Chem.  2014, 53, 8859–8873.