Elektroninsiirto

Elektroninsiirto (Finnish for "electron transfer") tarkoittaa elektronien siirtymistä atomien, molekyylien tai materiaalien välillä. Se on keskeinen ilmiö hapetus-pelkistysreaktioissa, kemiallisissa reaktioissa, puolijohteissa ja biologisissa energiamuunnoksissa. Elektroninsiirto voi olla yksittäinen tapahtuma tai osa laajempaa ketjureaktiota, kuten fotosynteesissä tai hengitysketjussa.

Mekanismit ja teoreettinen kuvaus vaihtelevat tilanteen mukaan. Kaksi perusluokkaa kemiallisessa kontekstissa ovat ulkokuori- (outer-sphere) ja sisäkuori- (inner-sphere) elektroninsiirto, ja niiden nopeutta ja todennäköisyyttä selittävät esimerkiksi Marcus-teoria ja kvanttimekaniikkaan liittyvät ilmiöt kuten tunneloituminen. Puolijohteissa elektroninsiirtoa kuvataan banditeorioilla, virran kululla ja rekombinaatioprosesseilla.

Biologisissa järjestelmissä elektroninsiirto mahdollistaa ATP:n tuotannon mitokondrioissa ja energian tallentamisen fotosynteesissä; proteiinit kuten sytokromit ja ubikinoni toimivat elektronien kuljettajina. Teknologisissa sovelluksissa ilmiötä hyödynnetään akuissa, polttokennoissa, orgaanisissa elektronisiin laitteissa ja katalyysissä.

Elektroninsiirtoa tutkitaan elektrokemiallisilla menetelmillä (esim. volammetria), spektroskopialla ja laskennallisilla malleilla. Sen ymmärtäminen on tärkeää kemian, materiaalitieteen, biokemian ja energiatekniikan aloilla, sillä se liittyy reaktioiden nopeuksiin, energianmuutoksiin ja laitteiden tehokkuuteen.