Un equipo de investigación de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) y la Universidad de Carleton en Ottawa ha elaborado una novela, compuesto de cobalto de gran versatilidad. Las moléculas del compuesto son estables, extremadamente compactos y de bajo peso molecular, por lo que pueden evaporarse para la producción de películas delgadas. Respectivamente, son de interés para aplicaciones como la producción de baterías o acumuladores. Debido a su geometría especial, el compuesto también tiene una configuración de giro muy inusual de ½. Un compuesto de cobalto como ese se describió por última vez en 1972. El equipo publicó su informe en la revista Edición internacional Angewandte Chemie a partir del 5 de mayo de 2020.

La geometría marca la diferencia

"Los pocos compuestos de cobalto (IV) conocidos exhiben una alta inestabilidad térmica y son muy sensibles a la exposición al aire y la humedad. Esto impide su implementación como sistemas modelo para estudios amplios de reactividad o como precursores en la síntesis de materiales, "explica el autor principal, David Zanders, del grupo de investigación de Química de Materiales Inorgánicos en Bochum, encabezada por la profesora Anjana Devi. En su Ph.D. binacional en curso. proyecto, que ha sido acordado por la Universidad de Ruhr y la Universidad de Carleton mediante un acuerdo de Cotutelle, David Zanders y sus colegas canadienses, el profesor Seán Barry y Goran Bačić, descubrieron un compuesto de cobalto (IV) con estas propiedades que también exhibe una estabilidad inusualmente alta.

Basado en estudios teóricos, los investigadores demostraron que una incrustación casi ortogonal del átomo de cobalto central en un entorno de átomos conectados tetraédricamente dispuestos, los llamados ligandos, es la clave para estabilizar el compuesto. Esta disposición geométrica específica dentro de las moléculas del nuevo compuesto también refuerza el giro electrónico inusual del átomo de cobalto central. "En estas circunstancias extraordinarias, el giro solo puede ser la mitad, "dice David Zanders. Un compuesto de cobalto con este estado de giro y geometría similar no se ha descrito durante casi 50 años.

Tras una serie de experimentos, El equipo también demostró que el compuesto tiene una alta volatilidad y puede evaporarse a temperaturas de hasta 200 grados Celsius prácticamente sin descomposición. lo cual es inusual para el cobalto (IV).

Candidato prometedor para capas ultrafinas

Las moléculas individuales del compuesto se adhieren a las superficies de manera controlable después de la evaporación. "Por lo tanto, se ha cumplido el requisito más fundamental de un precursor potencial para la deposición de la capa atómica, "dice Seán Barry." Esta técnica ha ganado cada vez más importancia en la fabricación de dispositivos y materiales industriales, y nuestro compuesto de cobalto (IV) es el primero de su tipo que es apto para este propósito ".

"Nuestro descubrimiento es aún más emocionante, ya que se considera que los óxidos y sulfuros de cobalto de alta valencia tienen un gran potencial para los sistemas de baterías o microelectrónica modernos". ", añade Anjana Devi. Tras la carga y descarga frecuentes, Los electrodos de las baterías recargables se vuelven cada vez más inestables, es por eso que los investigadores buscan más estables y, como consecuencia, materiales más duraderos para ellos. Al mismo tiempo, también se centran en el uso de nuevas técnicas de fabricación.

"Esta colaboración binacional, que fue iniciado por David Zanders, ha combinado la creatividad y la experiencia complementaria de ingenieros químicos de Bochum y Ottawa. Todo esto ha producido resultados inesperados y sin duda fue la clave del éxito, "concluye Anjana Devi.