elektronöverföring

Elektronöverföring är processen där elektroner flyttar från en donator till en acceptor. Den spelar en central roll i många kemiska reaktioner samt i energihantering i material. Överföringen kan ske utan att någon stark kemisk brygga bildas mellan parterna, eller via en mellanliggande ligand eller metallcentrum som fungerar som bro. I biologiska system förekommer också elektronöverföring i kedjor där flera komponenter successivt överför elektroner.

Gällande biologi är elektronöverföring avgörande för cellernas energiproduktion. I mitokondrierna överförs elektroner längs en kedja av proteiner, vilket driver protonpumpar och bildar en protongradient som används för ATP-syntes. I fotosyntesen överförs elektroner genom fotosystem som leder till reducerad NADP+. Redoxpotentialer, avstånd mellan donator och acceptor samt miljöns egenskaper styr överföringens hastighet och riktning.

Den kinetiska och termodynamiska karaktären av överföring beskrivs ofta av Marcus teori. Viktiga termer är ΔG° (drivkraft), omställningsenergin λ och elektronisk koppling Hab. Högre drivkraft ökar generellt hastigheten upp till en teoretisk inversionsregion. Överföring kan ske genom tunnling över avstånd eller via byggda vägar i makromolekyler, och påverkas av temperatur och lösningsmedlets egenskaper.

Användningar och exempel inkluderar elektrokemiska celler, batterier och sensorer i materialvetenskap, samt biologiska proteinkomplex som cytochrom c oxidase och olika ferredoxiner. Forskningen använder ofta Marcus-teorin för att modellera överföringshastigheter och för att designa syntetiska system som efterliknar naturens kedjor.