巴塞爾大學(xué)的研究人員在尋求生產(chǎn)更可持續的發(fā)光材料和將太陽(yáng)光轉化為其他形式的能源的催化劑方面達到了一個(gè)重要的里程碑。在廉價(jià)金屬錳的基礎上，他們開(kāi)發(fā)了一類(lèi)新的化合物，這些化合物具有很好的特性，直到現在還主要在貴金屬化合物中發(fā)現。
智能手機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，用于有機發(fā)光二極管（OLED）的銥，比金或鉑更稀有。用于太陽(yáng)能電池的釕，也是最稀有的穩定元素之一。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。
現在，由巴塞爾大學(xué)的Oliver Wenger教授和他的博士生Patrick Herr領(lǐng)導的團隊首次成功地生產(chǎn)出了會(huì )發(fā)光的錳復合物，在這些復合物中，暴露在光線(xiàn)下會(huì )發(fā)生與釕或銥化合物中相同的反應。這些發(fā)現已經(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(wàn)倍，而且毒性大大降低，價(jià)格也便宜很多。
目前，新的錳復合物在發(fā)光效率方面的表現比銥化合物差。然而，人工光合作用所需的光驅動(dòng)反應，如能量和電子轉移反應，是以高速進(jìn)行的。這是由于新復合物的特殊結構，導致在光的激發(fā)下，電荷立即從錳向其直接結合的伙伴轉移。這種復合物的設計原則已經(jīng)被用于某些類(lèi)型的太陽(yáng)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(shí)是以不太貴的金屬銅為基礎的復合物。
與貴金屬化合物相比，吸收光能通常在廉價(jià)金屬制成的復合物中引起更大的變形。因此，這些復合物開(kāi)始振動(dòng)，吸收的很大一部分光能被損失。研究人員能夠通過(guò)在復合物中加入量身定制的分子成分來(lái)抑制這些扭曲和振動(dòng)，以迫使錳進(jìn)入一個(gè)剛性的環(huán)境。這種設計原則也增加了所產(chǎn)生的化合物的穩定性和對分解過(guò)程的抵抗力。
到目前為止，還沒(méi)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特性的錳的分子復合物。"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(lái)了新的機會(huì )"。在未來(lái)的研究項目中，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體材料上用于太陽(yáng)能電池。其他可能的改進(jìn)包括錳復合物的水溶性變體，這些復合物有可能在用于治療癌癥的光動(dòng)力療法中取代釕或銥化合物。
