Det fotoaktiverade järnpentakarbonylkomplexet avger av en karbonylgrupp. Copyright: SLAC National Accelerator Laboratory.
Det fotoaktiverade järnpentakarbonylkomplexet avger av en karbonylgrupp. Copyright: SLAC National Accelerator Laboratory.


– Förändringarna i elektronernas energinivåer när kemiska reaktioner äger rum kan förutsägas med datorberäkningar och matchas mot det vi ser i experimentet, säger Ida Josefsson som är doktorand vid Fysikum, Stockholms universitet.

Studien har undersökt hur ett metallkomplex kan aktiveras som katalysator genom absorption av ljus. Fotoaktiveringen har studerats med hjälp av röntgenspektroskopi som avbildar elektronstrukturen under reaktionen. Resultaten är särskilt intressanta för svensk forskning med anledning av utvecklingen av nya strålkällor som pågår vid MAX IV i Lund, där liknande studier kan bli möjliga.

Alla växter lagrar solenergi i form av kolväten med hjälp av ett metallkomplex. Lagring av solenergi i kemiska bindningar är en viktig del i lösningen av samhällets energibehov. För att utveckla den behöver vi förstå vad som händer när en molekyl träffas av en foton. I studien har man kunnat följa förändringar i de kemiska bindningarna med en tidsupplösning på 100 femtosekunder (1 femtosekund = 10-15s = en biljarddels sekund). Med hjälp av teoretiska beräkningar kunde produkterna som bildades under experimentet identifieras.

– Med beräkningarna kan vi simulera röntgenspektra för de fotoaktiverade metallkomplexen och även studera när kemiska bindningar bryts och bildas. Det gör att vi kan detaljstudera processer i exempelvis solceller och fotokatalys och i förlängningen bidra till att bättre utnyttja solenergin, säger Michael Odelius vid Fysikum, Stockholms universitet.

Läs mer i Fysikums blogg

Publicerad i Nature: Orbital-specific mapping of the ligand exchange dynamics of Fe(CO)5 in solution