巴塞爾大學(xué)的研究人員在尋求生產(chǎn)更可持續(xù)的發(fā)光材料和將太陽光轉(zhuǎn)化為其他形式的能源的催化劑方面達(dá)到了一個重要的里程碑。

　　在廉價(jià)金屬錳的基礎(chǔ)上，他們開發(fā)了一類新的化合物，這些化合物具有很好的特性，直到現(xiàn)在還主要在貴金屬化合物中發(fā)現(xiàn)。

　　智能手機(jī)屏幕和人工光合作用的催化劑通常包含非常稀有的金屬。例如，用于有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的銥，比金或鉑更稀有。

　　用于太陽能電池的釕，也是稀有的穩(wěn)定元素之一。這些金屬不僅因其稀缺性而非常昂貴，而且在許多化合物中也是有毒的。

　　現(xiàn)在，由巴塞爾大學(xué)的Oliver Wenger教授和他的博士生Patrick Herr領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)首次成功地生產(chǎn)出了會發(fā)光的錳復(fù)合物，在這些復(fù)合物中，暴露在光線下會發(fā)生與釕或銥化合物中相同的反應(yīng)。這些發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)表在《自然化學(xué)》雜志上。

　　使用錳的好處是，這種元素在地殼中的含量是銥的90萬倍，而且毒性大大降低，價(jià)格也便宜很多。

　　目前，新的錳復(fù)合物在發(fā)光效率方面的表現(xiàn)比銥化合物差。然而，人工光合作用所需的光驅(qū)動反應(yīng)，如能量和電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，是以高速進(jìn)行的。

　　這是由于新復(fù)合物的特殊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致在光的激發(fā)下，電荷立即從錳向其直接結(jié)合的伙伴轉(zhuǎn)移。這種復(fù)合物的設(shè)計(jì)原則已經(jīng)被用于某些類型的太陽能電池，盡管到目前為止，它主要是以貴金屬化合物為特色，有時是以不太貴的金屬銅為基礎(chǔ)的復(fù)合物。

　　與貴金屬化合物相比，吸收光能通常在廉價(jià)金屬制成的復(fù)合物中引起更大的變形。因此，這些復(fù)合物開始振動，吸收的很大一部分光能被損失。

　　研究人員能夠通過在復(fù)合物中加入量身定制的分子成分來抑制這些扭曲和振動，以迫使錳進(jìn)入一個剛性的環(huán)境。這種設(shè)計(jì)原則也增加了所產(chǎn)生的化合物的穩(wěn)定性和對分解過程的抵抗力。

　　到目前為止，還沒有人成功地創(chuàng)造出能在室溫下的溶液中發(fā)光并具有這些特殊反應(yīng)特性的錳的分子復(fù)合物。“Herr和參與的博士后在這方面確實(shí)取得了突破--這為貴金屬領(lǐng)域以外的領(lǐng)域帶來了新的機(jī)會”。

　　在未來的研究項(xiàng)目中，Wenger和他的小組希望改善新的錳絡(luò)合物的發(fā)光特性，并將其固定在合適的半導(dǎo)體材料上用于太陽能電池。其他可能的改進(jìn)包括錳復(fù)合物的水溶性變體，這些復(fù)合物有可能在用于治療癌癥的光動力療法中取代釕或銥化合物。