Investigadores de la Johannes Gutenberg University Mainz han creado un nuevo complejo metálico basado en manganeso que promete transformar las reacciones químicas impulsadas por luz. Este avance sustituye metales nobles escasos por manganeso abundante, ofreciendo una síntesis simple y una eficiencia excepcional. La larga vida útil del estado excitado del complejo podría permitir aplicaciones sostenibles como la producción de hidrógeno.
Las reacciones químicas tradicionalmente dependen del calor, pero la fotquímica utiliza la luz para un control preciso. Sin embargo, muchos procesos impulsados por luz han dependido de elementos raros y caros como el rutenio, el osmio y el iridio, que plantean desafíos ambientales debido a la minería.
Un equipo dirigido por la profesora Katja Heinze en la Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) ha desarrollado un complejo de manganeso que aborda estos problemas. El manganeso es más de 100.000 veces más abundante en la Tierra que el rutenio, lo que lo convierte en una alternativa práctica. «Este complejo metálico establece un nuevo estándar en fotquímica: combina una vida útil del estado excitado récord con una síntesis simple», dijo Heinze. «Por lo tanto, ofrece una alternativa potente y sostenible a los complejos de metales nobles que han dominado durante mucho tiempo la química impulsada por luz».
El complejo se sintetiza en un solo paso a partir de ingredientes disponibles comercialmente, superando obstáculos previos de procesos de nueve o diez pasos y duraciones cortas del estado excitado en sistemas de manganeso. El Dr. Nathan East, que realizó la síntesis inicial, señaló: «El nuevo complejo de manganeso desarrollado supera ambos desafíos». La combinación de manganeso con un ligando diseñado especialmente produce una solución púrpura intensa, lo que indica una formación única.
El complejo destaca en la absorción de luz, capturando fotones con alta eficiencia. Su vida útil del estado excitado alcanza los 190 nanosegundos, dos órdenes de magnitud más larga que los complejos de metales comunes anteriores como los de hierro o manganeso. El Dr. Robert Naumann, que lo analizó mediante espectroscopía de luminiscencia, explicó: «La vida útil del complejo de 190 nanosegundos también es notable». Esta duración permite tiempo suficiente para que el catalizador excitado transfiera electrones mediante difusión.
Los investigadores confirmaron la funcionalidad detectando el producto inicial de la fotorreacción. «Pudimos detectar el producto inicial de la fotorreacción —la transferencia de electrones que ocurrió— y así demostrar que el complejo reacciona como se desea», añadió Heinze. Publicado en Nature Communications (2025, volumen 16, número 1), este trabajo abre el camino para tecnologías fotoquímicas escalables, potencialmente impulsando la producción sostenible de hidrógeno.