Tecnologia Científica

Um novo complexo de cromo emite luz em um comprimento de onda indescrita­vel NIR-II
Uma equipe de pesquisa na Sua­a§a desenvolveu agora o primeiro complexo de cromo que emite luz na cobia§ada faixa NIR-II de comprimento de onda mais longo.
Por Wiley - 22/07/2021


Muitas aplicações, de telecomunicações de fibra a³ptica a processos de imagem biomédica, requerem substâncias que emitem luz na faixa do infravermelho pra³ximo (NIR). Uma equipe de pesquisa na Sua­a§a desenvolveu agora o primeiro complexo de cromo que emite luz na cobia§ada faixa NIR-II de comprimento de onda mais longo. Na revista Angewandte Chemie , a equipe apresentou o conceito subjacente: uma mudança dra¡stica na estrutura eletra´nica 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 luminescaªncia na faixa NIR-II (1000 a 1700 nm) anã, por exemplo, particularmente vantajosa para imagens in vivo porque esta luz penetra muito nos tecidos.

A luminescaªncia dos complexos ébaseada na excitação dos elanãtrons, por meio da absorção da luz, por exemplo. Quando o elanãtron excitado cai de volta ao seu estado fundamental , parte da energia éemitida como radiação. O comprimento de onda desta radiação depende das diferenças energanãticas entre os estados eletra´nicos. Em complexos, estes são significativamente determinados pelo tipo e arranjo dos ligantes ligados ao metal.

Em ligações químicas (covalentes) ta­picas, cada parceiro traz um elanãtron para compartilhar em um par de ligação; em muitos complexos, ambos os elanãtrons vão do ligante. No entanto, a linha entre esses tipos de ligações éfluida: ligações metal-ligante podem ter cara¡ter covalente parcial (efeito nefelauxanãtico). Como consequaªncia, a energia de certos estados excitados éreduzida, dando a  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 covalaªncia 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 (Sua­a§a) mudou de ligantes polipiridina cla¡ssicos para um novo ligante quelato tridentado sob medida, carregado. O termo quelato éderivado da palavra grega para a pina§a de um caranguejo, e tridentado significa que o ligante tem três locais de ligação com os quais agarra o a­on de metal central como uma pina§a.

No novo complexo resultante, o a­on Cr III écercado em todos os lados por dois ligantes quelatos carregados tridentados para formar uma forma octaanãdrica. Isso resulta em uma estrutura eletra´nica incomum, drasticamente alterada, com alta densidade de elanãtrons no Cr III . Na direção axial, a transferaªncia de carga ocorre dos ligantes para o metal, mas no plano equatorial do octaedro, a transferaªncia de carga se move do metal para os ligantes. As interações combinadas de "empurrar" e "puxar" provavelmente tem uma forte influaªncia sobre os elanãtrons espectroscopicamente relevantes do Cr III - a chave para as emissaµes de NIR-II do novo complexo.

 

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