Inom fotosyntes och organiska solceller, pigmentmolekyler omvandlar ljus till elektrisk laddning. Ett team av kemister har nu producerat ett ovanligt organiskt pigment, som "slås på" av en elektrisk laddning för att bli ett potent färgämne som absorberar ljus i det nära-infraröda området. Teamets studie, publiceras i tidskriften Angewandte Chemie , föreslår potentiella tillämpningar i system för elektrofysisk materialforskning, solceller, och sensorteknik.

Laddade pigment med intensiva färger har till övervägande del varit metallbaserade. Ett välkänt exempel är järnbaserad berlinblå eller preussisk blå, som är en rik, djupblå. När det gäller deras kemi, färgämnen och pigment av detta slag är symmetriska molekyler, med en sida som har en högre laddning än den andra. Sidorna utbyter elektroner, och molekylen absorberar ljus som har samma våglängd som detta energiutbyte.

Rent organiska pigment med lika intensiva färger är sällsynta. Ändå, Francis D'Souzas team från University of North Texas, och kollegor, har nu utvecklat ett modulärt organiskt molekylärt system just för att möta detta uppdrag. Jämfört med metaller, organiska material har fördelen av att vara lätta att modifiera. Teamet valde att inrikta sig på modulär konstruktion av färgämnesmolekylerna, att ge anpassningsbara molekyler som potentiellt skulle kunna ges en mängd olika egenskaper.

Kärnan i den nya molekylen var gjord av en röd fluorescerande färgämnesmolekyl. Forskarna bifogade sedan en tvådelad "push-pull", eller "donator-acceptor", molekylärt system till båda sidor av denna kärna. Dessa system kunde stabilisera elektriska laddningar under specifika förhållanden.

I oladdat tillstånd, pigmentet var bara en blåfärgad färgämnesmolekyl. Men när en elektronisk avgift tillämpades, den visade sin fulla förmåga. Teamet observerade en ny, intensivt absorptionsband, men inte i området för synligt ljus. Det nya färgämnet absorberas i det nära-infraröda området, dvs. i övergångsområdet mellan synligt ljus och värmestrålning på det elektromagnetiska spektrumet.

Det var först när de två givar-acceptorenheterna gav genklang med varandra som absorption blev möjlig:"Den ytterligare, fria elektroner blandar mellan de två kemiskt ekvivalenta enheterna och avslöjar en ny laddningsöverföringstopp i det nära-infraröda området, säger författarna. Molekylen hade blivit en blandad valensförening, med liknande egenskaper som metallbaserade färgämnen.

Dessa elektroniskt omkopplingsbara organiska pigment kan vara utmärkta modellämnen för grundforskning, säger D'Souza. De kan användas för att bättre förstå elektronöverföring, som finns i fotosyntesen, till exempel. Förutom deras potential som forskningshjälpmedel, de skulle kunna användas som effektivt elektrontransporterande material i fotoniska enheter och är också lämpliga som markörer för att analysera elektronövergångar.