基礎科學研究所的研究人員設法通過控制自由基,來穩定可再充電電池的短壽命離子。
【圖注】核(肟)用環狀結構(NHC)穩定,分子的其余部分易于擴展。通過單晶X射線衍射實驗表征該分子結構。
在大多數分子中,每個電子都會找到一個配對的伴侶,而自由基分子中的一些電子則是孤立不成對的。這種配置賦予自由基具有一些不尋常和有趣的性質,一旦自由基與其他分子反應或相互作用就會消失。基因科學研究所(IBS,韓國)的自組裝和復雜性研究中心的研究人員已成功合成了四個自由基,相對穩定的自由基是很難實現的,因為它們在一瞬間就會發生反應和變化產生新的穩定自由基。
與其他分子不同,一些自由基具有自旋排列,此種排列方式賦予它們鐵磁性,這意味著它們可以被磁場吸引。由于這些獨特的性質,自由基可在各種領域找到應用,例如可充電電池,分子自旋電子學和分子磁學。
IBS科學家利用N-雜環卡賓(NHCs)制定了穩定肟自由基的策略,因為后者可以共享電子來穩定自由基的不成對電子。這個研究結果是特別有趣的,已知有機自由基是非常難以合成的,因為它們比含有金屬的自由基更不穩定。
通過Pohang加速器實驗室的單晶X射線衍射分析證實了其自由基結構,并通過電子順磁共振來驗證其性質。實驗結果與密度泛函理論一致。同樣的研究小組最近還穩定了三氮烯基自由基,并將其用作可充電鋰離子電池的陰極材料。未來,研究人員將面臨生產更多尚未合成的激進化學品的挑戰。
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