巴塞爾大學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化為其他形式的能源的催化劑方面達到了一個重要的里程碑。在廉價金屬錳的基礎上，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。用于太陽能電池的釕，也是最稀有的穩(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，由巴塞爾大學的Oliver Wenger教授和他的博士生Patrick Herr領導的團隊首次成功地生產(chǎn)出了會發(fā)光的錳復合物，在這些復合物中，暴露在光線下會發(fā)生與釕或銥化合物中相同的反應。這些發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)表在《自然化學》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(xiàn)比銥化合物差。然而，人工光合作用所需的光驅動反應，如能量和電子轉移反應，是以高速進行的。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的復合物。

與貴金屬化合物相比，吸收光能通常在廉價金屬制成的復合物中引起更大的變形。因此，這些復合物開始振動，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，以迫使錳進入一個剛性的環(huán)境。這種設計原則也增加了所產(chǎn)生的化合物的穩(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特性的錳的分子復合物。"Herr和參與的博士后在這方面確實取得了突破--這為貴金屬領域以外的領域帶來了新的機會"。在未來的研究項目中，Wenger和他的小組希望改善新的錳絡合物的發(fā)光特性，并將其固定在合適的半導體材料上用于太陽能電池。其他可能的改進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力療法中取代釕或銥化合物。