Transferencia de electrones fotoinducida
La transferencia de electrones fotoinducida ( PET ) es un proceso de transferencia de electrones en estado excitado mediante el cual un electrón excitado se transfiere del donante al aceptor. [1] [2] Debido al PET se genera una separación de carga, es decir , la reacción redox tiene lugar en estado excitado (este fenómeno no se observa en la transferencia de electrones de Dexter ).
Amplitud
Dichos materiales incluyen semiconductores que pueden fotoactivarse como muchas células solares , sistemas biológicos como los que se usan en la fotosíntesis y pequeñas moléculas con absorciones y estados redox adecuados .
Proceso
Es común describir dónde residen los electrones como bandas de electrones en materiales a granel y orbitales de electrones en moléculas . Por conveniencia, la siguiente descripción se describirá en términos moleculares. Cuando un fotón excita una molécula, un electrón en un orbital en estado fundamental puede excitarse a un orbital de mayor energía. Este estado excitado deja una vacante en un orbital en estado fundamental que puede ser llenado por un donante de electrones . Produce un electrón en un orbital de alta energía que puede donarse a un aceptor de electrones . A este respecto, una molécula fotoexcitada puede actuar como un buen agente oxidante o un buen agente reductor .
- Oxidación fotoinducida
- [ML n ] 2+ + hν → [ML n ] 2+ *
- [ML n ] 2+ * + donante → [ML n ] + + donante +
- Reducción fotoinducida
- [ML n ] 2+ + hν → [ML n ] 2+ *
- [ML n ] 2+ * + aceptador → [ML n ] 3+ + aceptor -
El resultado final de ambas reacciones es que se envía un electrón a un orbital que tiene más energía que donde residía anteriormente. Esto a menudo se describe como un par de electrones y huecos con carga separada cuando se trabaja con semiconductores .
En ausencia de un donante o aceptor de electrones adecuado, es posible que tales moléculas experimenten una emisión de fluorescencia ordinaria . La transferencia de electrones es una forma de fotoenfriamiento .
Procesos posteriores
En muchos sistemas fotoproductivos, esta separación de carga se aísla cinéticamente mediante la entrega del electrón a un conductor de menor energía unido a la unión p / n o en una cadena de transporte de electrones . En este caso, parte de la energía se puede capturar para realizar el trabajo. Si el electrón no está cinéticamente aislado, la termodinámica se hará cargo y los productos reaccionarán entre sí para regenerar el material de partida en estado fundamental. Este proceso se llama recombinación y la energía del fotón se libera en forma de calor.
- Recombinación de oxidación fotoinducida
- [ML n ] + + donante + → [ML n ] 2+ + donante
Producción potencial inducida de fotones
El proceso inverso a la transferencia de electrones fotoinducida se muestra mediante diodos emisores de luz (LED) y quimioluminiscencia , donde se utilizan gradientes potenciales para crear estados excitados que decaen por emisión de luz.
Referencias
- ^ "Aspectos destacados de la espectroscopia, fotoquímica y electroquímica de los complejos [M (CO) 4 (α-diimina)], M = Cr, Mo, W" Antonín Vlcek Coord. Chem. Rev. 230 (2002) 225-242.
- ^ "Fotoquímica orgánica e inorgánica" V. Ramamurthy y Kirk S. Schanze 1998 Marcel Dekker ISBN 0-8247-0174-7
