Tecnologia Científica

Um novo complexo de cromo emite luz em um comprimento de onda indescritível NIR-II
Uma equipe de pesquisa na Suíça desenvolveu agora o primeiro complexo de cromo que emite luz na cobiçada faixa NIR-II de comprimento de onda mais longo.
Por Wiley - 22/07/2021


Muitas aplicações, de telecomunicações de fibra óptica a processos de imagem biomédica, requerem substâncias que emitem luz na faixa do infravermelho próximo (NIR). Uma equipe de pesquisa na Suíça desenvolveu agora o primeiro complexo de cromo que emite luz na cobiçada faixa NIR-II de comprimento de onda mais longo. Na revista Angewandte Chemie , a equipe apresentou o conceito subjacente: uma mudança drástica na estrutura eletrônica do cromo causada pelos ligantes especialmente adaptados que o envolvem.


Crédito: Wiley

Muitos materiais que emitem luz NIR são baseados em complexos de metais caros ou raros. Alternativas mais baratas que emitem na faixa de NIR-I entre 700 e 950 nm foram desenvolvidas, mas complexos emissores de NIR-II de metais não preciosos permanecem extremamente raros. A luminescência na faixa NIR-II (1000 a 1700 nm) é, por exemplo, particularmente vantajosa para imagens in vivo porque esta luz penetra muito nos tecidos.

A luminescência dos complexos é baseada na excitação dos elétrons, por meio da absorção da luz, por exemplo. Quando o elétron excitado cai de volta ao seu estado fundamental , parte da energia é emitida como radiação. O comprimento de onda desta radiação depende das diferenças energéticas entre os estados eletrônicos. Em complexos, estes são significativamente determinados pelo tipo e arranjo dos ligantes ligados ao metal.

Em ligações químicas (covalentes) típicas, cada parceiro traz um elétron para compartilhar em um par de ligação; em muitos complexos, ambos os elétrons vêm do ligante. No entanto, a linha entre esses tipos de ligações é fluida: ligações metal-ligante podem ter caráter covalente parcial (efeito nefelauxético). Como consequência, a energia de certos estados excitados é reduzida, dando à radiação emitida um comprimento de onda maior. Isso foi observado para ligantes de polipiridina, que causam a emissão de vermelho rubi de cromo trivalente (Cr III ) em complexos para mudar para a faixa NIR-I.

A fim de aumentar a covalência da ligação metal-ligante e aumentar ainda mais o comprimento de onda, Narayan Sinha em uma equipe liderada por Claude Piguet e Oliver S. Wenger nas Universidades de Basel e Genebra (Suíça) mudou de ligantes polipiridina clássicos para um novo ligante quelato tridentado sob medida, carregado. O termo quelato é derivado da palavra grega para a pinça de um caranguejo, e tridentado significa que o ligante tem três locais de ligação com os quais agarra o íon de metal central como uma pinça.

No novo complexo resultante, o íon Cr III é cercado em todos os lados por dois ligantes quelatos carregados tridentados para formar uma forma octaédrica. Isso resulta em uma estrutura eletrônica incomum, drasticamente alterada, com alta densidade de elétrons no Cr III . Na direção axial, a transferência de carga ocorre dos ligantes para o metal, mas no plano equatorial do octaedro, a transferência de carga se move do metal para os ligantes. As interações combinadas de "empurrar" e "puxar" provavelmente têm uma forte influência sobre os elétrons espectroscopicamente relevantes do Cr III - a chave para as emissões de NIR-II do novo complexo.

 

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