Komplex s přenosem náboje (CT komplex) je definován jako komplex donor-elektron akceptor, který se vyznačuje elektronickým přechodem do excitovaného stavu. V tomto excitovaném stavu dochází k částečnému přenosu elementárního náboje z donoru na akceptor. Téměř všechny CT komplexy mají jedinečné a intenzivní absorpční pásy v ultrafialové a viditelné oblasti (UV-Vis).
Kromě interakcí přenosu náboje mezi donorem a akceptorem existují také elektrostatické síly. Tyto síly jsou obvykle mnohem slabší než vodíkové nebo kovalentní vazby, ale jsou užitečné pro konstrukci krystalových struktur.
Struktura TTF, TCNQ a TMTSF
Komplexy s přenosem náboje mezi kovem a ligandem
U komplexů s přenosem náboje z kovu na ligand (MLCT) dochází k částečnému přenosu elektronů z kovu na ligand. K tomu obvykle dochází u kovů s dobře zaplněnými d orbitaly, které mohou darovat elektrony do antivazebných orbitalů ligandu. Samozřejmě platí obvyklá pravidla – nevazebné d orbitaly by měly odpovídat antivazebným orbitálům, pokud jde o velikost, tvar a symetrii [Jak odkazovat a odkazovat na shrnutí nebo text].
Komplexy s přenosem náboje mezi ligandem a kovem
Komplexy s přenosem náboje z ligandu na kov (LMCT) jsou opakem komplexů MLCT – dochází u nich k částečnému přenosu elektronů z ligandu na kov. To je běžné, pokud je kov ve vysokém oxidačním stavu; příkladem je manganistan (MnO4-), kde má atom manganu oxidační stav +7.
Komplexy s přenosem náboje a barva
Při propagaci by elektron neměl zaznamenat změnu spinu. O elektronických přechodech, při nichž dochází ke změně spinu, se říká, že jsou spinově zakázané.
d-d přechody pro komplexy, které mají centrum symetrie, jsou zakázané – symetrie zakázaná nebo Laporteho zakázaná.
U komplexů s přenosem náboje nedochází k d-d přechodům. Tato pravidla tedy neplatí a absorpce jsou obecně velmi intenzivní.
Klasickým příkladem komplexu s přenosem náboje je například komplex mezi jódem a škrobem, který vytváří intenzivní fialovou barvu. Toho se široce využívá jako hrubého síta na padělané peníze. Na rozdíl od většiny papírů není papír používaný v americké měně opatřen škrobem. Proto tvorba této fialové barvy při aplikaci roztoku jódu indikuje padělek.
V roce 1954 vědci z Bellových laboratoří i odjinud oznámili komplexy s přenosem náboje, jejichž odpor dosahoval pouhých 8 ohmů/cm. V roce 1962 byl popsán známý akceptor, tetracyanchinodimethan (TCNQ). Podobně byl v roce 1970 syntetizován klasický donor, tetrathiafulvalen (TTF). V roce 1973 byl objeven komplex CT složený z TTF a TCNQ. Jednalo se o první organický vodič, který vykazoval téměř kovovou vodivost. V krystalu TTF-TCNQ jsou TTF a TCNQ uloženy nezávisle na sobě a dochází k přenosu elektronů z donoru (TTF) na akceptor (TCNQ). Proto mohou elektrony a díry přecházet ve sloupcích TCNQ a TTF.
V roce 1980 byla objevena první organická molekula, která byla zároveň supravodičem. Tetramethyl-tetraselenafulvalen-fosforohexaflorid TMTSF2PF6 vykazuje supravodivost při nízké teplotě (kritická teplota) a vysokém tlaku: 0,9 K a 12 kbar. Od roku 1980 bylo syntetizováno mnoho organických supravodičů a kritická teplota byla od roku 2001 zvýšena na více než 100 K. Bohužel kritické proudové hustoty v těchto komplexech jsou velmi malé.
CT komplexy mají mnoho užitečných aplikací a očekává se, že budou objeveny další vlastnosti.
Hexafenylbenzeny jako H (obr. 1) se velmi dobře hodí k tvorbě komplexů s přenosem náboje. Cyklická voltametrie pro H vykazuje 4 dobře oddělená maxima odpovídající H+ až H4+ s první ionizací při E1/2 pouhých 0,51 eV. Oxidace těchto arenů např. dodekamethylkarboranylem (B) na modrý krystalický pevný komplex H+B- je proto snadná.
Všechny fenylové skupiny jsou vůči centrálnímu aromatickému kruhu umístěny pod úhlem přibližně 45°, a kladný náboj radikálového kationtu je proto prostorově delokalizován přes 6 benzenových kruhů ve tvaru toroidu. Komplex má 5 absorpčních pásů v blízké infračervené oblasti, které lze přiřadit specifickým elektronickým přechodům pomocí dekonvoluce a Mulliken-Hushovy teorie.
Komplexy s přenosem náboje a nemoci
U lidí jsou zvýšené systémové hladiny kovů přechodné řady, elektronových donorů atd. spojeny se specifickými příznaky onemocnění. Mezi ně patří psychózy, pohybové poruchy, pigmentové abnormality a hluchota. Může jít o komplexy s přenosem náboje s melaninem ve středním mozku, kůži a stria vascularis vnitřního ucha.