Investigadores de la Universidad de Basilea en Suiza han producido los primeros complejos de manganeso luminiscentes en los que la exposición a la luz provoca las mismas reacciones que en los compuestos de rutenio o iridio.
El iridio se utiliza normalmente en diodos emisores de luz orgánicos (OLED) y el rutenio se emplea en células solares. Sin embargo, estos metales son muy raros y, debido a su escasez, muy caros.
El manganeso, por otro lado, es 900.000 veces más abundante en la corteza terrestre que el iridio, además de ser significativamente menos tóxico y muchas veces más barato. Estas son las razones por las que los científicos suizos decidieron centrarse en él en su búsqueda para producir materiales luminiscentes y catalizadores más sostenibles para convertir la luz solar en otras formas de energía.
En un artículo publicado en la revista Nature Chemistry , el equipo de investigación dirigido por Oliver Wenger y Patrick Herr explica que en su etapa de desarrollo actual, los nuevos complejos de manganeso funcionan peor que los compuestos de iridio en términos de su eficiencia luminosa. Sin embargo, las reacciones impulsadas por la luz que se necesitan para la fotosíntesis artificial, como las reacciones de transferencia de energía y electrones, tienen lugar a alta velocidad.
Este comportamiento se debe a la estructura especial de los nuevos complejos, que conduce a una transferencia de carga inmediata desde el manganeso hacia sus socios de enlace directo en la excitación con la luz. Este principio de diseño de complejos ya se utiliza en ciertos tipos de células solares, aunque hasta ahora ha presentado mayoritariamente compuestos de metales nobles y, a veces, complejos basados en el cobre, un metal menos noble.
Además de esto, el grupo incorporó componentes moleculares hechos a medida en los complejos para forzar al manganeso a entrar en un entorno rígido. Esto les permitió suprimir las distorsiones que normalmente ocurren en complejos hechos de metales baratos, en comparación con los compuestos de metales nobles, cuando se absorbe la energía luminosa. Esta fue una limitación importante a superar porque cuando los complejos comienzan a vibrar, se pierde una gran parte de la energía luminosa absorbida.
El haber forzado al manganeso a un ambiente rígido también permitió al equipo aumentar la estabilidad de los compuestos resultantes y su resistencia a los procesos de descomposición.
Hasta ahora, nadie había logrado crear complejos moleculares con manganeso que puedan brillar en solución a temperatura ambiente y que tengan estas propiedades de reacción especiales.
En el documento, Wenger y su grupo escribieron que, en futuros proyectos de investigación, quieren mejorar las propiedades luminiscentes de los nuevos complejos de manganeso y anclarlos en materiales semiconductores adecuados para su uso en células solares.
