Struttura cristallina di due dei quattro cationi radicali sintetizzati nello studio. Il nucleo (ossima) è stabilizzato con una struttura ad anello (NHC), e il resto della molecola mostra la facilità di espansione. La struttura molecolare è stata confermata da esperimenti di diffrazione di raggi X su cristallo singolo. Credito:Istituto per le scienze di base
Mentre nella maggior parte delle molecole, ogni elettrone trova un partner con cui accoppiarsi, alcuni elettroni nelle molecole radicali sono lasciati soli e spaiati. Questa configurazione garantisce radicali con alcune proprietà insolite e interessanti, che scompaiono non appena i radicali reagiscono o interagiscono con altre molecole. È stato difficile generare radicali relativamente stabili, perché reagiscono e cambiano in un batter d'occhio, ma i ricercatori del Center for Self-Assembly and Complexity, all'interno dell'Istituto per le Scienze di Base (IBS, Corea del Sud) è riuscito a sintetizzare quattro nuovi tipi di radicali stabilizzati.
A differenza di altre molecole, alcuni radicali hanno spin allineati, che conferisce loro proprietà ferromagnetiche, il che significa che possono essere attratti da un campo magnetico. A causa di queste peculiari proprietà, i radicali possono trovare applicazioni in vari campi, come batterie ricaricabili, spintronica molecolare, e magnetismo molecolare.
Gli scienziati dell'IBS hanno sviluppato una strategia per stabilizzare i radicali ossima, utilizzando carbeni N-eterociclici (NHC), poiché questi ultimi possono condividere i loro elettroni per stabilizzare gli elettroni spaiati dei radicali. Questo risultato è particolarmente interessante poiché è noto che i radicali organici sono molto difficili da sintetizzare perché sono più instabili dei radicali contenenti metalli.
Le strutture radicali sono state confermate dall'analisi di diffrazione dei raggi X su cristallo singolo presso il Pohang Accelerator Laboratory e le loro proprietà sono state verificate mediante risonanza paramagnetica elettronica. I risultati sperimentali concordavano bene con la teoria del funzionale della densità.
Lo stesso gruppo di ricerca ha anche recentemente stabilizzato i radicali triazenile e li ha usati come materiali catodici per batterie ricaricabili agli ioni di litio. Nel futuro, i ricercatori stanno raccogliendo la sfida di produrre sostanze chimiche più radicali che devono ancora essere sintetizzate.
