Fig.1 Struttura e distribuzione della densità di spin del triangulene. Credito:Shinobu Arikawa et al.
Dalla prima produzione segnalata nel 2004, i ricercatori hanno lavorato duramente utilizzando grafene e materiali simili a base di carbonio per rivoluzionare l'elettronica, lo sport e molte altre discipline. Ora, i ricercatori giapponesi hanno fatto una scoperta che farà avanzare il campo a lungo sfuggente dei magneti del nanografene.
In uno studio recentemente pubblicato su Journal of the American Chemical Society , i ricercatori dell'Università di Osaka e i partner che hanno collaborato hanno sintetizzato un nanografene cristallino con proprietà magnetiche previste teoricamente dagli anni '50, ma fino ad ora non confermate sperimentalmente se non a temperature estremamente basse.
Il grafene è un foglio bidimensionale a strato singolo di anelli di carbonio disposti in un reticolo a nido d'ape. Perché il grafene eccita i ricercatori? Il grafene ha proprietà impressionanti:mostra un trasporto di carica efficiente a lunga distanza e ha una resistenza molto più elevata rispetto all'acciaio di spessore simile. Le nanostrutture del grafene hanno bordi che mostrano proprietà magnetiche ed elettroniche che i ricercatori vorrebbero sfruttare. Tuttavia, i nanosheet di grafene sono difficili da preparare ed è difficile studiarne le proprietà del bordo a zigzag. Superare queste sfide utilizzando un sistema modello più semplice, ma avanzato, noto come triangulene, è qualcosa che i ricercatori dell'Università di Osaka intendevano affrontare.
Fig.2 Distribuzione della densità di spin del modello triangolare e di riempimento dello spazio e struttura cristallina dei derivati triangolari. Credito:Shinobu Arikawa et al.
"Il triangulene è sfuggito a lungo alla sintesi in forma cristallina a causa della sua polimerizzazione incontrollata", affermano sia Shinobu Arikawa che Akihiro Shimizu, due autori chiave dello studio. "Abbiamo impedito questa polimerizzazione mediante la protezione sterica, che ha riempito la molecola, e l'abbiamo fatto in un modo che non ne pregiudicasse le proprietà sottostanti."
Il derivato del triangulene dei ricercatori è stabile a temperatura ambiente ma deve essere mantenuto in un'atmosfera inerte perché si degrada lentamente se esposto all'ossigeno. Tuttavia, la cristallizzazione è stata possibile, il che ha consentito la conferma delle sue proprietà teoricamente previste, come la localizzazione di elettroni spaiati sui bordi a zigzag della molecola.
"Misurando le sue proprietà ottiche e magnetiche, abbiamo confermato che la nostra molecola è nello stato fondamentale di tripletta", spiega Ryo Shintani, autore senior. "Questo è uno stato elettronico che può fungere da modello trattabile sperimentalmente per il nanografene con bordi a zigzag."
Questi risultati hanno importanti applicazioni. I ricercatori possono estendere la procedura sintetica a lungo ricercata qui riportata per aumentare il numero di anelli di carbonio nella molecola ed eseguire sintesi chimiche di forme avanzate di nanografene. In tal modo, i ricercatori dell'Università di Osaka e dell'Università della città di Osaka potrebbero essere in grado di sintetizzare materiali che sono fondamentali per l'elettronica e i magneti avanzati del futuro e integrare il silicio che è onnipresente nell'elettronica moderna. + Esplora ulteriormente
