La transferencia de electrones fotoinducida ( PET ) es un proceso de transferencia de electrones en estado excitado por el cual un electrón excitado se transfiere del donante al aceptor. [1] [2] Debido a la PET se genera una separación de carga, es decir , la reacción redox tiene lugar en estado excitado (este fenómeno no se observa en la transferencia de electrones de Dexter ).
Estos materiales incluyen semiconductores que pueden fotoactivarse como muchas células solares , sistemas biológicos como los utilizados en la fotosíntesis y pequeñas moléculas con absorciones y estados redox adecuados.
Es común describir dónde residen los electrones como bandas de electrones en materiales a granel y orbitales de electrones en moléculas . Por razones de conveniencia, la siguiente descripción se describirá en términos moleculares. Cuando un fotón excita una molécula, un electrón en un orbital de estado fundamental puede ser excitado a un orbital de mayor energía. Este estado excitado deja una vacante en un orbital de estado fundamental que puede ser llenado por un donante de electrones . Produce un electrón en un orbital de alta energía que puede ser donado a un aceptor de electrones . En estos aspectos, una molécula fotoexcitada puede actuar como un buen agente oxidante o un buen agente reductor .
El resultado final de ambas reacciones es que un electrón se envía a un orbital con mayor energía que el que ocupaba anteriormente. Esto se suele describir como un par electrón-hueco con carga separada cuando se trabaja con semiconductores .
En ausencia de un donador o aceptor de electrones adecuado, es posible que dichas moléculas experimenten una emisión de fluorescencia normal . La transferencia de electrones es una forma de fotoextinción .
En muchos sistemas fotoproductivos, esta separación de cargas se aísla cinéticamente mediante la entrega del electrón a un conductor de menor energía unido a la unión p/n o a una cadena de transporte de electrones . En este caso, parte de la energía se puede capturar para realizar un trabajo. Si el electrón no está aislado cinéticamente, la termodinámica tomará el control y los productos reaccionarán entre sí para regenerar el material de partida en estado fundamental. Este proceso se denomina recombinación y la energía del fotón se libera en forma de calor.
El proceso inverso a la transferencia de electrones fotoinducida se muestra mediante diodos emisores de luz (LED) y quimioluminiscencia , donde se utilizan gradientes de potencial para crear estados excitados que se desintegran por emisión de luz.