Le reazioni redox svolgono un ruolo importante nella nostra vita quotidiana. In queste reazioni, un composto rilascia elettroni e si ossida, mentre un altro accetta elettroni e si riduce. Tali reazioni redox sono sfruttate dagli organismi viventi, Per esempio, per immagazzinare energia.

Le reazioni redox svolgono anche un ruolo cruciale nell'elettrochimica, dove l'energia può essere immagazzinata o trasportata sotto forma di composti chimici. La maggior parte delle sintesi chimiche coinvolge anche reazioni di riduzione e ossidazione ai loro livelli fondamentali. I ricercatori di tutto il mondo sono quindi alla ricerca di semplici, composti chimici stabili che possono essere ossidati e ridotti in modo reversibile e quindi funzionare anche come agenti riducenti o ossidanti.

Possibile ossidazione a più stadi

I team guidati dal Dr. Jonathan P. Hill del National Institute for Materials Science di Tsukuba (Giappone) e dal Professor Thomas Jung dell'Università di Basilea e del Paul Scherrer Institute (Svizzera) hanno ora dimostrato sperimentalmente per la prima volta che i pirazinacene si incontrano questi requisiti e possono essere ossidati in modo reversibile in un processo a più stadi.

I pirazinaceni sono una nuova categoria di composti costituiti da anelli di carbonio collegati, atomi di azoto e idrogeno. Sono stati progettati per la prima volta, sintetizzato e caratterizzato chimicamente in soluzione dal team di Hill.

In soluzione, i composti, che può essere costituito da un numero diverso di anelli collegati, può rilasciare e accettare in modo reversibile elettroni. Questo aspetto, che altrimenti verrebbe studiato in provetta, è stato ora osservato per la prima volta sperimentalmente su una superficie dal team Jung del Dipartimento di Fisica e dello Swiss Nanoscience Institute dell'Università di Basilea. "I pirazinaceni si ossidano reversibilmente su una superficie in più passaggi. Per la loro applicazione tecnica, è importante sapere che supportano anche reazioni redox quando legate alle superfici, " riferisce il dottor Fatemeh Mousavi, che ha caratterizzato i pirazinaceni nel gruppo Jung.

Lo stato di ossidazione può essere riconosciuto

Utilizzando la microscopia a effetto tunnel e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X, gli scienziati hanno osservato che i composti si dispongono in modo diverso a seconda dello stato di ossidazione. Nella forma ridotta nativa (ottenuta direttamente dopo la sintesi), le molecole sono isolate e immobili quando depositate su una superficie, mentre si mobilitano per formare catene dopo una prima fase di ossidazione. Una seconda fase di ossidazione modifica la geometria della molecola e sono nuovamente isolate e immobili.

interessante, le reazioni di ossidazione e riduzione dei pirazinacene non sono solo influenzate da un impulso chimico, ma possono essere stimolati anche dalla luce per cui possono essere considerati attivi foto-redox.

"Le nostre indagini hanno dimostrato che i pirazinaceni sono un'interessante classe di composti che possono essere utilizzati per supportare reazioni a base di fotoredox nella sintesi chimica, o agire come indicatori di processi elettrochimici, " conclude Thomas Jung.