Uma equipe de pesquisa da Ruhr-Universität Bochum (RUB) e da Carleton University em Ottawa fabricou um romance, composto de cobalto altamente versátil. As moléculas do composto são estáveis, extremamente compactos e de baixo peso molecular, podendo ser evaporados para a produção de filmes finos. De acordo, eles são de interesse para aplicações como produção de baterias ou acumuladores. Por causa de sua geometria especial, o composto também tem uma configuração de spin muito incomum de ½. Um composto de cobalto como esse foi descrito pela última vez em 1972. A equipe publicou seu relatório no jornal Angewandte Chemie International Edition a partir de 5 de maio de 2020.

A geometria faz a diferença

"Os poucos compostos de cobalto (IV) conhecidos exibem alta instabilidade térmica e são muito sensíveis à exposição ao ar e à umidade. Isso impede sua implementação como sistemas modelo para estudos de reatividade amplos ou como precursores na síntese de materiais, "explica o autor principal David Zanders, do grupo de pesquisa de Química de Materiais Inorgânicos em Bochum, liderado pelo professor Anjana Devi. Em seu doutorado binacional em andamento, projeto, que foi acordado pela Ruhr University e Carleton University por um acordo Cotutelle, David Zanders e seus colegas canadenses, o professor Seán Barry e Goran Bačić, descobriram um composto de cobalto (IV) com essas propriedades que também exibe uma estabilidade excepcionalmente alta.

Com base em estudos teóricos, os pesquisadores demonstraram que uma incorporação quase ortogonal do átomo de cobalto central em um ambiente tetraedricamente organizado de átomos conectados - os chamados ligantes - é a chave para estabilizar o composto. Esse arranjo geométrico específico dentro das moléculas do novo composto também reforça a rotação incomum do elétron do átomo central de cobalto. "Nessas circunstâncias extraordinárias, o giro pode ser apenas pela metade, "diz David Zanders. Um composto de cobalto com este estado de spin e geometria semelhante não foi descrito por quase 50 anos.

Após uma série de experimentos, a equipe também mostrou que o composto tem alta volatilidade e pode ser evaporado em temperaturas de até 200 graus Celsius praticamente sem decomposição, o que é incomum para o cobalto (IV).

Candidato promissor para camadas ultrafinas

Moléculas individuais do composto encaixam em superfícies de maneira controlável após a evaporação. "Assim, o requisito mais fundamental de um potencial precursor para a deposição da camada atômica foi atendido, "diz Seán Barry." Esta técnica tem ganhado cada vez mais importância na fabricação de materiais e dispositivos industriais, e nosso composto de cobalto (IV) é o primeiro de seu tipo adequado para essa finalidade. "

"Nossa descoberta é ainda mais emocionante, pois os óxidos e sulfetos de cobalto de alta valência são considerados como tendo um grande potencial para sistemas modernos de bateria ou microeletrônica, "acrescenta Anjana Devi. Após frequente carga e descarga, eletrodos em baterias recarregáveis ​​tornam-se cada vez mais instáveis, é por isso que os pesquisadores estão procurando mais estáveis ​​e, consequentemente, materiais mais duráveis ​​para eles. Ao mesmo tempo, eles também se concentram no uso de novas técnicas de fabricação.

"Esta colaboração binacional, que foi iniciado por David Zanders, reuniu a criatividade e a experiência complementar de engenheiros químicos de Bochum e Ottawa. Tudo isso produziu resultados inesperados e certamente foi a chave para o sucesso, "conclui Anjana Devi.