Abb. 2. Schematischer Darstellung der Entkopplung von lichtgetriebener Reaktion und Dunkelreaktion in den untersuchten POM-Triaden. Im Kontext des SFB/TRR „CataLight“ stehen Arbeiten zur mechanistischen Untersuchung von molekularen licht-getriebenen Katalysatoren im Mittelpunkt der Arbeiten. Gemeinsam mit KollegInnen aus Ulm, Jena, Wien und Mainz konnten in den vergangenen Jahren wichtige Ergebnisse zu der Reparatur molekularer Photokatalysatoren [4] und zur Entkopplung von licht-getriebener Ladungsakkumulation und katalytischer Wasserstofferzeugung erzielt werden [5-6]. Für einen gut bekannten molekularen Photokatalysator konnte erstmalig eine „molekulare Reparatur“ gezeigt werden, ein Reparaturprozess, der die Reaktivierung des katalytischen Systems ermöglicht, sodass die lichtgetriebene Wasserstoffbildung viele Male mit ein und demselben Molekül erfolgen kann [4]. Zur Entkopplung der licht-getriebenen Beladung von molekularen Photokatalysatoren und der nachfolgenden Dunkelreaktion wurden molekulare Triaden aus photoaktiven Übergangsmetallkomplexen als Absorber und Elektronendonoren und einem Polyoxometallat als „Elektronenspeicher“ und Katalysator für die Wasserstoffentwicklung untersucht [5]. In beiden Arbeiten lieferte unsere Arbeitsgruppe spektroskopische Einblicke in die Ladungstransferprozesse in den molekularen Systemen. Mechanistische Untersuchungen an molekularen Photokatalysatoren Hierzu wurde konventionelle zeitaufgelöste Spektroskopie in operando Bedingungen überführt und mit elektrochemischen Methoden kombiniert, um die Ladungstransferzustände in Intermediaten der Ladungstransferkaskade charakterisieren zu können. [4] Pfeffer, M.G. et al. (2022): Nat. Chem., DOI 10.1038/s41557-02100860-6. [5] Amthor, S. et al. (2022): Nat. Chem., DOI 10.1038/s41557-02100850-8. [6] Schulz M. et al. (2020): J. Am. Chem. Soc., 142, 15722-15728. Frequenzaufkonversion in polymeren Materialien Frequenzaufkonversion mittels Triplet-TripletAnnihilierung stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Konversion von niederenergetischen Photonen in Photonen höherer Energie dar. Der Prozess, der mit nicht-kohärentem Licht abläuft, ermöglicht also die Nutzbarmachung von langwelligem Licht zur Initiierung von photochemischen oder photokatalytischen Prozessen, die typischer Weise eine höhere Photonenenergie benötigen. Zusammen mit der Arbeitsgruppe Schubert und KollegInnen des ITN Logic Lab konnten wir zeigen, dass Frequenzaufkonversion in edelmetall-freien Polymermaterialien möglich ist [7]. Zudem haben wir den Einfluss der Polymereinbettung der für den Prozess notwendigen molekularen Komponenten untersucht und konnten zeigen, dass die lokale Konzentration der einzelnen Komponenten ganz maßgeblich die Effizienz und Kinetiken der Aufkonversion beeinflusst. [7] Sittig M., et al. (2020): PhysChemChemPhys, 22, 4072-4079. [8] Jha, K. K. et al. (2022): J. Phys. Chem. B, DOI: 10.1021/ acs.jpcc.1c09897. Abb. 3. Schematische Darstellung der Energietransferprozesse und Spektren, die die Aufkonversion in unterschiedlichen Polymeren zeigen. FORSCHUNG — 85
RkJQdWJsaXNoZXIy OTI3Njg=