Muchas aplicaciones, desde las telecomunicaciones por fibra óptica hasta los procesos de obtención de imágenes biomédicas, se requieren sustancias que emitan luz en el rango del infrarrojo cercano (NIR). Un equipo de investigación en Suiza ha desarrollado el primer complejo de cromo que emite luz en el codiciado, rango NIR-II de longitud de onda más larga. En el diario Angewandte Chemie , el equipo ha introducido el concepto subyacente:un cambio drástico en la estructura electrónica del cromo causado por los ligandos especialmente diseñados que lo envuelven.

Muchos materiales que emiten luz NIR se basan en complejos de metales caros o raros. Se han desarrollado alternativas más baratas que emiten en el rango NIR-I entre 700 y 950 nm, pero los complejos de metales no preciosos que emiten NIR-II siguen siendo extremadamente raros. La luminiscencia en el rango NIR-II (1000 a 1700 nm) es, por ejemplo, particularmente ventajoso para la formación de imágenes in vivo porque esta luz penetra mucho en los tejidos.

La luminiscencia de los complejos se basa en la excitación de los electrones, a través de la absorción de la luz, por ejemplo. Cuando el electrón excitado vuelve a descender a su estado fundamental, parte de la energía se emite en forma de radiación. La longitud de onda de esta radiación depende de las diferencias energéticas entre los estados electrónicos. En complejos, estos están significativamente determinados por el tipo y disposición de los ligandos unidos al metal.

En enlaces químicos (covalentes) típicos, cada socio trae un electrón para compartir en un par de enlace; en muchos complejos, ambos electrones proceden del ligando. Sin embargo, la línea entre estos tipos de enlaces es fluida:los enlaces metal-ligando pueden tener un carácter covalente parcial (efecto nefelauxético). Como consecuencia, la energía de ciertos estados excitados se reduce, dando a la radiación emitida una longitud de onda más larga. Esto se ha observado para los ligandos de polipiridina, que provocan la emisión rojo rubí de cromo trivalente (Cr ^III ) en complejos para cambiar al rango NIR-I.

Para aumentar la covalencia del enlace metal-ligando y aumentar aún más la longitud de onda, Narayan Sinha en un equipo dirigido por Claude Piguet y Oliver S. Wenger en las Universidades de Basilea y Ginebra (Suiza) cambió de ligandos de polipiridina clásicos a un nuevo diseño, cargado, ligando quelato tridentado. El término quelato se deriva de la palabra griega para la pinza de un cangrejo, y tridentado significa que el ligando tiene tres sitios de unión con los que agarra el ion metálico central como una pinza.

En el nuevo complejo resultante, la CR ^III El ion está rodeado por todos lados por dos ligandos quelatos cargados tridentados para formar una forma octaédrica. Esto da como resultado una alteración drástica, estructura electrónica inusual con una alta densidad de electrones en el Cr ^III . En la dirección axial, la transferencia de carga tiene lugar desde los ligandos al metal, pero en el plano ecuatorial del octaedro, la transferencia de carga se mueve del metal a los ligandos. Las interacciones combinadas de "empujar" y "tirar" probablemente tengan una fuerte influencia en los electrones espectroscópicamente relevantes del Cr ^III —La clave de las emisiones NIR-II del nuevo complejo.