Desenvolvimento de sistemas binucleares artificiais que mimetizam o processo de transferência de elétrons natural presente no fotossistemaII (PSII)

• Processo: 11/10882-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2012
• Data de Término da vigência: 03 de janeiro de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Rose Maria Carlos
• Beneficiário: Edjane Rocha dos Santos
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 12/25299-6 - Estudos integrados para o controle de formigas cortadeiras, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 13/23943-8 - Investigação dos processos de transferência de carga no estado excitado e à agregação de sistemas mono e binucleares, BE.EP.PD
• Assunto(s): Fotoquímica inorgânica Manganês Fotocatálise Fotossíntese artificial
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fotocatalise | fotosensibilizadores | fotossíntese artificial | Manganês | reações de transferência de elétrons fotosensibilizadas | fotoquímica Inorgânica

Resumo

Com base na fotossíntese natural, temos desenvolvido sistemas mono- e bi- nucleares com interesse em mimetizar o lado doador do fotossistema II, PSII. Iniciamos nossas pesquisas com complexos mononucleares de Mn(I) para atuarem como fotocatalisadores e assim mimetizarem a etapa química do PSII, clivagem da molécula de água, usando apenas luz como fonte de energia. Nosso novo catalisador baseia-se em um complexo de Mn(I) que é cerca de 90 vezes mais barato que a platina, que é hoje em dia o catalisador metálico mais usado para a obtenção de H2(g). Com o sucesso desta etapa do nosso trabalho direcionamos nossas pesquisas para a etapa doadora do PSII. Para isso estamos coordenando complexos luminescentes de Re(I) e Ru(II) aos nossos catalisadores de Mn(I) usando 4,4bpy como ligante ponte. Os resultados obtidos até o momento têm sido promissores: Os complexos binucleares preparados até o momento e em particular, cis- fac-[(phen)2Ru(4,4bpy)2Mn(CO)3(ImH)]3+, apresentam as características desejadas para mimetizar o processo natural: Absorção intensa e luminescência no visível, propriedades fotocatalíticas como a clivagem da molécula de água em H2 e O2 e redução do CO2(g) usando apenas água e luz visível como fonte de energia. Apesar do ligante ponte 4,4bpy propiciar a formação do estado com separação de cargas, RuIII-ponte-MnII/III/IV viabilizando o processo fotocatalítico desejado o sistema planejado apresentou também a população dos estados excitados dissociativos, que competem pela luz incidente, promovendo a labilização do ligante 4,4bpy da esfera de coordenação do complexo de Ru(II). Dos estudos realizados até o momento podemos inferir que a escolha do ligante ponte é essencial para o pleno desenvolvimento de um sistema fotocatalítico com interesse em fotossíntese artificial. Neste projeto pretendemos realizar um estudo detalhado das propriedades eletroquímicas, fotoquímicas, fotofísicas e fotocatalíticas do complexo binuclear [(phen)2Ru-(phen-perileno-phen)-Mn(CO)3ImH)]3+, onde phen = 1,10-fenantrolina, ImH = imidazol. Escolhemos um ligante ponte altamente conjugado primeiro devido a robustez do sistema o que pode vir a viabilizar o fluxo de elétrons do {RuIII}* MnII}, regenerando o fotossensibilizador. Segundo a natureza bidentada do ligante ponte phen pode limitar as reações de fotossubstituição das duas unidades moleculares maximizando a população dos estados excitados de transferência de carga. Os estudos serão acompanhados pelas técnicas espectroscópicas UV-vis, IV, RMN de 1H e 13C (freqüências de 400 e 600 MHz) e RMN de baixo campo (freqüências de 9 MHz) e EPR e a técnica de cromatografia gasosa com detectores FID (ionização por chama) e TCD (condutividade térmica) em série.O uso de fontes renováveis de energia para a produção de energia elétrica e combustível traz benefícios para toda a nossa sociedade, tanto em termos de proteção ambiental como também na economia das fontes não renováveis de energia.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DOS SANTOS, EDJANE R.; PINA, JOAO; VENANCIO, TIAGO; SERPA, CARLOS; MARTINHO, JOSE M. G.; CARLOS, ROSE MARIA. Photoinduced Energy and Electron-Transfer Reactions by Polypyridine Ruthenium(II) Complexes Containing a Derivatized Perylene Diimide. Journal of Physical Chemistry C, v. 120, n. 40, p. 22831-22843, OCT 13 2016. (13/23943-8, 11/10882-5, 14/12538-8)