En ny opskrift på luftstabil og højkrystallinsk radikalbaseret koordinationspolymer

Koordinationspolymerer (CP'er) sammensat af organiske radikaler har været i fokus for megen forskning i de senere år på grund af deres potentielle anvendelse på en bred vifte af næste generations elektronik, fra mere fleksible enheder til spintronics informationslagringsteknologi. Imidlertid, CP'er udviser ofte begrænset stabilitet og dårlig krystallinitet. Forskere fra Japans Institut for Molekylær Videnskab (IMS), National Institute of Natural Sciences (NINS), har udviklet en ny opskrift, der ikke kun producerer et stabilt materiale, men tilbyder en række andre nyttige egenskaber.

Deres resultater vises i journalen Journal of the American Chemical Society den 15. marts.

Materialer med uparrede elektroner på 2D honeycomb-gitre har tiltrukket sig stor opmærksomhed som potentielle kandidater til fremtidig elektronisk, spintroniske og fotoniske enhedsapplikationer. En organisk radikal baseret koordinationspolymer (CP) er en kandidat til sådanne materialer, og har en struktur indeholdende metalatomer i midten af ​​den gentagne sekvens af organiske radikaler. Adskillige radikal-baserede CP'er med honeycomb gitterstrukturer er blevet forberedt indtil videre, men dybdegående undersøgelse af deres funktioner og materialeudvikling er ofte hindret på grund af deres ustabilitet og dårlige krystallinitet.

Radikaler er atomer eller molekyler en uparret elektron i den ydre skal. Denne mangel på parring med en anden elektron gør den ekstremt reaktiv med andre stoffer, så radikale har en tendens til at være meget kortvarige. Der er, imidlertid, nogle radikaler, der har lang levetid, selv under daglige temperatur- og trykforhold. Disse stabile radikaler demonstrerer elektriske, magnetiske og fotoemissionsegenskaber, ligner træk ved uorganiske materialer såsom metaller, oxider og chalcogenider.

"Stabil, meget krystallinsk, radikal-baserede CP'er med honeycomb gitterstrukturer har et stort potentiale til at udvide anvendeligheden af ​​denne klasse af materialer i fremtidige applikationer. Men selvom sådanne materialer i princippet er mulige, designet og syntesen har været ret uhåndgribelig, " sagde Tetsuro Kusamoto fra IMS på NINS.

IMS-teamet har udarbejdet en opskrift på CP'er, der holder længe under omgivende forhold. Den bruger en helt ny, trekantet organisk radikal, tris(3, 5-dichlor-4-pyridyl)methylradikal, eller trisPyM. Denne radikale er ikke bare stabil, men udviser også fotoluminescens i opløsning og faste tilstande. Ud over, at kombinere trisPyM med et zinkholdigt molekyle, Zn ^II (hexafluoracetylacetonato) ₂ , producerer det de kalder trisZn, forskerne udviklede en stald, krystallinsk og fotoluminescerende radikal-baseret CP med en 2D honeycomb gitterstruktur.

"TrisZn er blot et bevis på konceptet for vores opskrift, og en masse radikal-baserede CP'er kan i princippet fremstilles ved blot at anvende forskellige metalioner eller metalkomplekse enheder. Jeg håber, at nogle af disse materialer finder anvendelse i den virkelige verden eller udviser hidtil usete fænomener, der fremmer materialevidenskaben." sagde Tetsuro.