开启红外活性有机颜料

在光合作用和有机光伏发电中，色素分子将光转化为电荷。一组化学家现在生产了一种不寻常的有机颜料，它通过电荷“开启”成为一种强效染料，可以吸收近红外范围内的光。该团队的研究发表在Angewandte Chemie杂志上，提出了在电物理材料研究、光伏和传感器技术系统中的潜在应用。

具有强烈色彩的带电颜料主要是基于金属的。一个著名的例子是铁基柏林蓝或普鲁士蓝，这是一种浓郁的深蓝色。就其化学性质而言，此类染料和颜料是对称分子，一侧的电荷高于另一侧。两侧交换电子，分子吸收与这种能量交换波长相同的光。

具有类似强烈色彩的纯有机颜料很少见。尽管如此，来自北德克萨斯大学的 Francis D'Souza 团队和他的同事们现在已经开发出一种模块化有机分子系统，正是为了满足这一要求。与金属相比，有机材料具有易于改性的优点。该团队选择以染料分子的模块化构建为目标，以提供可定制的分子，这些分子可能具有多种不同的特性。

新分子的核心由红色荧光染料分子制成。然后，研究人员将一个由两部分组成的“推-拉”或“供体-受体”分子系统连接到该核心的两侧。这些系统能够在特定条件下稳定电荷。

在不带电状态下，颜料只是一种蓝色染料分子。但是当施加电子电荷时，它展示了它的全部功能。该团队观察到一个新的、强烈的吸收带，但不在可见光范围内。新染料在近红外范围内吸收，即在电磁光谱上可见光和热辐射之间的过渡区域。

只有当两个供体 - 受体单元彼此共振时，吸收才成为可能：“两个化学等效实体之间额外的自由电子洗牌揭示了近红外区域的新电荷转移峰，”作者说. 该分子已成为混合价化合物，具有与金属基染料化合物相似的特性。

D'Souza 说，这些可电子切换的有机颜料可能是基础研究的极好模型物质。它们可用于帮助更好地理解电子转移，例如在光合作用中发现的。除了作为研究辅助工具的潜力外，它们还可以用作光子器件中的高效电子传输材料，也适合作为分析电子跃迁的标记物。