Usædvanlig koboltforbindelse udviklet til tyndfilmproduktion

Et forskerhold fra Ruhr-Universität Bochum (RUB) og Carleton University i Ottawa har fremstillet en roman, meget alsidig koboltforbindelse. Forbindelsens molekyler er stabile, ekstremt kompakte og har en lav molekylvægt, så de kan fordampes til produktion af tynde film. Derfor, de er af interesse for applikationer som f.eks. batteri- eller akkumulatorproduktion. På grund af deres særlige geometri, forbindelsen har også en meget usædvanlig centrifugering på ½. En sådan koboltforbindelse blev sidst beskrevet i 1972. Teamet offentliggjorde deres rapport i tidsskriftet Angewandte Chemie International Edition fra 5. maj 2020.

Geometrien gør forskellen

"De få kendte kobolt (IV) forbindelser udviser høj termisk ustabilitet og er meget følsomme over for luft- og fugteksponering. Dette hæmmer deres implementering som modelsystemer til brede reaktivitetsundersøgelser eller som forstadier til materialesyntese, "forklarer hovedforfatter David Zanders fra forskningsgruppen for uorganiske materialer i Bochum, ledet af professor Anjana Devi. I sin igangværende binationale ph.d. projekt, som er blevet aftalt af Ruhr University og Carleton University ved en Cotutelle -aftale, David Zanders og hans canadiske kolleger professor Seán Barry og Goran Bačić opdagede en kobolt (IV) forbindelse med disse egenskaber, der også udviser usædvanligt høj stabilitet.

Baseret på teoretiske undersøgelser, forskerne demonstrerede, at en næsten ortogonal indlejring af det centrale koboltatom i et tetraedrisk arrangeret miljø af forbundne atomer-såkaldte ligander-er nøglen til stabilisering af forbindelsen. Dette specifikke geometriske arrangement inden for molekylerne i den nye forbindelse håndhæver også det usædvanlige elektronspin i det centrale koboltatom. "Under disse ekstraordinære omstændigheder, centrifugeringen kan kun være halvdelen, "siger David Zanders. En koboltforbindelse med denne spin -tilstand og lignende geometri er ikke blevet beskrevet i næsten 50 år.

Efter en række forsøg, holdet viste også, at forbindelsen har en høj flygtighed og kan fordampes ved temperaturer på op til 200 grader Celsius uden praktisk talt nedbrydning, hvilket er usædvanligt for kobolt (IV).

Lovende kandidat til ultratynde lag

Individuelle molekyler af forbindelsen lægger til på overflader på en kontrollerbar måde efter fordampning. "Dermed, det mest grundlæggende krav til en potentiel forløber for aflejring af atomlag er opfyldt, "siger Seán Barry." Denne teknik har i stigende grad fået betydning i industriel materiale- og apparatfremstilling, og vores kobolt (IV) forbindelse er den første af sin art, der er egnet til dette formål. "

"Vores opdagelse er endnu mere spændende, da højværdige oxider og sulfider af kobolt anses for at have et stort potentiale for moderne batterisystemer eller mikroelektronik, "tilføjer Anjana Devi. Efter hyppig opladning og afladning, elektroder i genopladelige batterier bliver mere og mere ustabile, derfor leder forskere efter mere stabile og, følgelig, mere holdbare materialer til dem. På samme tid, de fokuserer også på at bruge nye fremstillingsteknikker.

"Dette binationale samarbejde, som blev initieret af David Zanders, har samlet kreativiteten og den supplerende ekspertise fra kemiske ingeniører fra Bochum og Ottawa. Alt dette har givet uventede resultater og var bestemt nøglen til succes, "slutter Anjana Devi.