Forskare i Japan har upptäckt S0→Tn, en tidigare förbisedd elektronisk övergång i fotoreaktioner som inträffar i tungatominnehållande molekyler som exponeras för synligt ljus. Studien publicerades online i Angewadte Chemie International Edition den 9 mars, 2020.

På senare år har forskare har ägnat mycket uppmärksamhet åt tekniker för att bearbeta material med synligt ljus eftersom detta är säkrare och lättare att hantera än att använda andra ljuskällor, som UV -ljus. Nyckeln i sådana teknologier är att kontrollera fotoreaktionen för att uppnå de avsedda strukturella förändringarna i materialet.

"Vi har studerat mekanismen för fotoreaktioner i grundläggande syntetisk organisk kemi, men det har alltid funnits ett mysterium; fotoreaktioner främjas i molekyler som innehåller jod under bestrålning med ljus från den icke-absorberande regionen. För att till fullo förstå och kunna kontrollera fotoreaktioner i material, vi var tvungna att lösa detta mysterium, " säger Tetsuhiro Nemoto, en professor vid Graduate School of Pharmaceutical Sciences vid Chiba University i Japan.

Forskargruppen ledd av Nemoto och Masaya Nakajima, en biträdande professor, undersökt emissionsegenskaper, såsom absorptionsvåglängd, fluorescens, och fosforescens, i jodhaltiga molekyler. Våglängden för excitationsljus som krävs för fosforescens vid 550 nm varierade från 230 till 410 nm, även om nästan inget absorptionsband observerades vid våglängder över 320 nm.

Vidare, när absorptionsvåglängden för högkoncentrationsprover mättes med en 10 cm cell, 10 gånger så lång tid som en normal, en SO-→Tn-absorbator observerades. Med dessa fysiska resultat, forskargruppen lyckades bevisa förekomsten av S0 →Tn-övergången i de jodhaltiga molekylerna.

Intressant, gruppen fann också att radikala reaktioner som specifikt förekommer i fotoreaktioner med synligt ljus var ett vanligt kemiskt fenomen inte bara med jod (I) utan också med tungatomhaltiga molekyler som brom (Br) och vismut (Bi).

Baserat på dessa fysikaliska och kemiska fynd, vi behöver förnya vår förståelse av S0→Tn, vilket enligt gällande läroböcker, spelar inte huvudrollen som en mekanism bakom fotoreaktioner.

"I framtiden, vi förväntar oss att denna mekanism för fotoreaktion kommer att leda till design av nya molekyler och reaktioner inom olika forskningsområden, " säger Nakajima.