Pesquisadores da Johannes Gutenberg University Mainz criaram um novo complexo metálico à base de manganês que promete transformar reações químicas ativadas por luz. Esta descoberta substitui metais nobres escassos por manganês abundante, oferecendo síntese simples e eficiência excepcional. A longa vida útil do estado excitado do complexo pode viabilizar aplicações sustentáveis como a produção de hidrogênio.
As reações químicas tradicionalmente dependem de calor, mas a fotoquímica usa luz para controle preciso. No entanto, muitos processos ativados por luz têm dependido de elementos raros e caros como rutênio, ósmio e irídio, que representam desafios ambientais devido à mineração.
Uma equipe liderada pela Professora Katja Heinze na Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) desenvolveu um complexo de manganês que aborda esses problemas. O manganês é mais de 100.000 vezes mais abundante na Terra do que o rutênio, tornando-o uma alternativa prática. "Este complexo metálico estabelece um novo padrão na fotoquímica: combina uma vida útil do estado excitado recorde com síntese simples", disse Heinze. "Assim, oferece uma alternativa poderosa e sustentável aos complexos de metais nobres que dominaram por muito tempo a química ativada por luz."
O complexo é sintetizado em um único passo a partir de ingredientes disponíveis comercialmente, superando obstáculos anteriores de processos de nove ou dez etapas e durações curtas do estado excitado em sistemas de manganês. Dr. Nathan East, que realizou a síntese inicial, observou: "O novo complexo de manganês desenvolvido supera ambos os desafios." Combinar manganês com um ligante projetado especialmente produz uma solução roxa intensa, indicando formação única.
O complexo se destaca na absorção de luz, capturando fótons com alta eficiência. Sua vida útil do estado excitado atinge 190 nanossegundos — dois ordens de magnitude mais longa do que complexos de metais comuns anteriores como os de ferro ou manganês. Dr. Robert Naumann, que o analisou via espectroscopia de luminescência, explicou: "A vida útil do complexo de 190 nanossegundos também é notável." Essa duração permite tempo suficiente para o catalisador excitado transferir elétrons por difusão.
Os pesquisadores confirmaram a funcionalidade detectando o produto inicial da reação fotoquímica. "Conseguimos detectar o produto inicial da reação fotoquímica — a transferência de elétrons que ocorreu — e assim provar que o complexo reage como desejado", acrescentou Heinze. Publicado em Nature Communications (2025, volume 16, número 1), este trabalho abre caminho para tecnologias fotoquímicas escaláveis, potencialmente avançando a produção sustentável de hidrogênio.