Новый комплекс хрома излучает свет в неуловимой длине волны NIR-II

Многие материалы, излучающие ближний инфракрасный свет, основаны на дорогих или редких металлических комплексах. Были разработаны более дешевые альтернативы, которые излучают в диапазоне NIR-I от 700 до 950 нм, но комплексы неблагородных металлов, излучающие NIR-II, остаются крайне редкими. Люминесценция в диапазоне NIR-II (от 1000 до 1700 нм), например, особенно полезна для визуализации in vivo, поскольку этот свет проникает очень далеко в ткани.

Новый комплекс хрома излучает свет в неуловимой длине волны NIR-II

Люминесценция комплексов основана на возбуждении электронов, например, посредством поглощения света. Когда возбужденный электрон возвращается в свое основное состояние, часть энергии испускается в виде излучения. Длина волны этого излучения зависит от энергетических различий между электронными состояниями. В комплексах они в значительной степени определяются типом и расположением лигандов, связанных с металлом.

В типичных химических (ковалентных) связях каждый партнер приносит один электрон в пару связей; во многих комплексах оба электрона происходят от лиганда. Однако грань между этими типами связей жидкая: связи металл – лиганд могут иметь частично ковалентный характер. Как следствие, энергия некоторых возбужденных состояний снижается, что увеличивает длину волны испускаемого излучения. Это наблюдалось для полипиридиновых лигандов, которые вызывают смещение рубиново-красного излучения трехвалентного хрома (Cr III ) в комплексах в ближний ИК-диапазон.

Чтобы увеличить ковалентность связи металл-лиганд и еще больше увеличить длину волны, Нараян Синха в команде под руководством Клода Пиге и Оливера С. Венгера из университетов Базеля и Женевы переключился с классических полипиридиновых лигандов на новые специализированный заряженный тридентатный хелатный лиганд. Термин «хелат» происходит от греческого слова «клешня краба», а «тридентат» означает, что лиганд имеет три связывающих участка, с помощью которых он захватывает центральный ион металла, как клешню.

В полученном новом комплексе ион Cr III окружен со всех сторон двумя тридентатно заряженными хелатными лигандами с образованием октаэдрической формы. Это приводит к радикально измененной, необычной электронной структуре с высокой электронной плотностью на Cr III . В осевом направлении перенос заряда происходит от лигандов к металлу, но в экваториальной плоскости октаэдра перенос заряда происходит от металла к лигандам. Комбинированные «толкающие» и «притягивающие» взаимодействия, вероятно, имеют сильное влияние на спектроскопически релевантные электроны Cr III — ключ к излучению NIR-II нового комплекса.

Источник — Газета Daily.

Газета «DAILY» — Новости Ростова-на-Дону