Após 70 anos, material magnético avançado à base de carbono finalmente sintetizado
Fig.1 Estrutura e distribuição da densidade de spin do trianguleno. Crédito:Shinobu Arikawa et al.
Desde a primeira produção relatada em 2004, os pesquisadores têm trabalhado arduamente usando grafeno e materiais semelhantes à base de carbono para revolucionar a eletrônica, esportes e muitas outras disciplinas. Agora, pesquisadores do Japão fizeram uma descoberta que avançará no campo há muito indescritível dos ímãs de nanografeno.
Em um estudo publicado recentemente no
Journal of the American Chemical Society , pesquisadores da Universidade de Osaka e parceiros de colaboração sintetizaram um nanografeno cristalino com propriedades magnéticas que foram previstas teoricamente desde a década de 1950, mas até agora não foram confirmadas experimentalmente, exceto em temperaturas extremamente baixas.
O grafeno é uma folha bidimensional de uma única camada de anéis de carbono dispostos em uma rede de favo de mel. Por que o grafeno excita os pesquisadores? O grafeno tem propriedades impressionantes - exibe transporte de carga eficiente e de longa distância e tem uma resistência muito maior do que o aço de espessura semelhante. As nanoestruturas de grafeno têm bordas que exibem propriedades magnéticas e eletrônicas que os pesquisadores gostariam de explorar. No entanto, as nanofolhas de grafeno são difíceis de preparar e é difícil estudar suas propriedades de borda em ziguezague. Superar esses desafios usando um sistema modelo mais simples, porém avançado, conhecido como trianguleno é algo que os pesquisadores da Universidade de Osaka pretendiam abordar.
Fig.2 Distribuição da densidade de spin do modelo de trianguleno e preenchimento de espaço e estrutura cristalina dos derivados de trianguleno. Crédito:Shinobu Arikawa et al.
"O trianguleno há muito escapa da síntese em uma forma cristalina por causa de sua polimerização descontrolada", dizem Shinobu Arikawa e Akihiro Shimizu, dois principais autores do estudo. "Evitamos essa polimerização por proteção estérica - aumentando a molécula - e o fizemos de uma maneira que não afetou suas propriedades subjacentes".
O derivado de trianguleno dos pesquisadores é estável à temperatura ambiente, mas deve ser mantido em uma atmosfera inerte porque se degrada lentamente quando exposto ao oxigênio. No entanto, a cristalização foi possível – o que permitiu a confirmação de suas propriedades teoricamente previstas, como a localização de elétrons desemparelhados nas bordas em ziguezague da molécula.
"Ao medir suas propriedades ópticas e magnéticas, confirmamos que nossa molécula está no estado fundamental tripleto", explica Ryo Shintani, autor sênior. “Este é um estado eletrônico que pode servir como um modelo experimentalmente tratável para o nanografeno com bordas em ziguezague”.
Esses resultados têm aplicações importantes. Os pesquisadores podem estender o procedimento sintético há muito procurado relatado aqui para aumentar o número de anéis de carbono na molécula e realizar sínteses químicas de formas avançadas de nanografeno. Ao fazê-lo, os pesquisadores da Universidade de Osaka e da Universidade da Cidade de Osaka podem sintetizar materiais que são fundamentais para futuros eletrônicos e ímãs avançados e complementar o silício que é onipresente na eletrônica moderna.
+ Explorar mais Avanço na pesquisa de grafeno:pedaços grandes e estáveis de grafeno produzidos com padrão de borda exclusivo
