I polimeri di coordinazione (CP) composti da radicali organici sono stati al centro di molta attenzione della ricerca negli ultimi anni a causa della loro potenziale applicazione a un'ampia varietà di elettronica di prossima generazione, dai dispositivi più flessibili alla tecnologia di memorizzazione delle informazioni spintronica. Però, I CP spesso mostrano stabilità limitata e scarsa cristallinità. Ricercatori dell'Istituto giapponese di scienze molecolari (IMS), Istituto Nazionale di Scienze Naturali (NINS), hanno sviluppato una nuova ricetta che non solo produce un materiale stabile, ma offre una varietà di altri attributi utili.

I loro risultati appaiono sulla rivista Giornale della Società Chimica Americana il 15 marzo.

I materiali con elettroni spaiati su reticoli a nido d'ape 2D hanno attirato molta attenzione come potenziali candidati per l'elettronica futura, applicazioni di dispositivi spintronici e fotonici. Un polimero di coordinazione a base di radicali organici (CP) è un candidato di tali materiali, e ha una struttura contenente atomi di metallo al centro della sequenza ripetitiva di radicali organici. Finora sono stati preparati diversi CP a base di radicali con strutture reticolari a nido d'ape, ma l'approfondimento delle loro funzioni e lo sviluppo dei materiali sono spesso ostacolati dalla loro instabilità e scarsa cristallinità.

I radicali sono atomi o molecole un elettrone spaiato nel guscio esterno. Questa mancanza di accoppiamento con un altro elettrone lo rende estremamente reattivo con altre sostanze, quindi i radicali tendono ad essere di breve durata. Ci sono, però, alcuni radicali longevi, anche in condizioni di temperatura e pressione quotidiane. Questi radicali stabili dimostrano elettrico, proprietà magnetiche e di fotoemissione, simili alle caratteristiche dei materiali inorganici come i metalli, ossidi e calcogenuri.

"Stabile, altamente cristallino, CP a base di radicali con strutture reticolari a nido d'ape hanno un grande potenziale per espandere l'utilità di questa classe di materiali in applicazioni future. Ma anche se tali materiali sono in linea di principio possibili, il design e la sintesi sono stati piuttosto sfuggenti, " ha detto Tetsuro Kusamoto di IMS al NINS.

Il team IMS ha prodotto una ricetta per CP che sono longevi in ​​condizioni ambientali. Utilizza un completamente nuovo, radicale organico di forma triangolare, tris(, 5-dicloro-4-piridil)metil radicale, o trisPyM. Questo radicale non è solo stabile, ma mostra anche fotoluminescenza in soluzione e allo stato solido. Inoltre, combinando trisPyM con una molecola contenente zinco, Zn ^II (esafluoroacetilacetonato) ₂ , producendo quello che chiamano trisZn, i ricercatori hanno sviluppato una stabile, CP a base di radicali cristallini e fotoluminescenti con una struttura reticolare a nido d'ape 2D.

"TrisZn è solo un proof of concept della nostra ricetta, e molti CP a base di radicali possono in linea di principio essere prodotti semplicemente impiegando diversi ioni metallici o unità complesse di metalli. Spero che alcuni di questi materiali trovino applicazioni nel mondo reale o mostrino fenomeni senza precedenti che facciano progredire la scienza dei materiali", ha affermato Tetsuro.