Las reacciones redox juegan un papel importante en nuestra vida diaria. En estas reacciones, un compuesto libera electrones y se oxida, mientras que otro acepta electrones y se reduce. Tales reacciones redox son explotadas por organismos vivos, por ejemplo, para almacenar energía.

Las reacciones redox también juegan un papel crucial en la electroquímica, donde la energía puede almacenarse o transportarse en forma de compuestos químicos. La mayoría de las síntesis químicas también involucran reacciones de reducción y oxidación en sus niveles fundamentales. Por lo tanto, los investigadores de todo el mundo buscan compuestos químicos estables que pueden oxidarse y reducirse de forma reversible y, por lo tanto, también funcionan como agentes reductores u oxidantes.

Posibilidad de oxidación en varias etapas

Los equipos dirigidos por el Dr. Jonathan P. Hill del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales en Tsukuba (Japón) y el Profesor Thomas Jung de la Universidad de Basilea y el Instituto Paul Scherrer (Suiza) ahora han demostrado experimentalmente por primera vez que los pirazinacenos se encuentran estos requisitos y pueden oxidarse reversiblemente en un proceso de múltiples etapas.

Los pirazinacenos son una nueva categoría de compuestos formada por anillos de carbono conectados, átomos de nitrógeno e hidrógeno. Fueron diseñados por primera vez, sintetizado y caracterizado químicamente en solución por el equipo de Hill.

En solución, los compuestos, que puede constar de diferentes números de anillos conectados, Puede liberar y aceptar electrones de forma reversible. Este aspecto, que de otro modo se estudiaría en un tubo de ensayo, ahora por primera vez ha sido observado experimentalmente en una superficie por el equipo de Jung del Departamento de Física y el Instituto Suizo de Nanociencia de la Universidad de Basilea. "Los pirazinacenos se oxidan reversiblemente en una superficie en varios pasos. Para su aplicación técnica, Es importante saber que también apoyan reacciones redox cuando se unen a superficies, "informa el Dr. Fatemeh Mousavi, que caracterizó pirazinacenos en el grupo de Jung.

Se puede reconocer el estado de oxidación

Utilizando microscopía de efecto túnel y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X, los científicos observaron que los compuestos se ordenan de manera diferente dependiendo del estado de oxidación. En la forma reducida nativa (obtenida directamente después de la síntesis), las moléculas están aisladas e inmóviles cuando se depositan en una superficie, mientras se movilizan para formar cadenas después de un primer paso de oxidación. Un segundo paso de oxidación cambia la geometría de la molécula y vuelven a quedar aisladas e inmóviles.

Curiosamente, las reacciones de oxidación y reducción de los pirazinacenos no solo se ven afectadas por un impulso químico, pero también pueden ser estimulados por la luz, por lo que pueden considerarse foto-redox activos.

"Nuestras investigaciones han demostrado que los pirazinacenos son una clase interesante de compuestos que pueden usarse para apoyar reacciones basadas en fotorredox en síntesis química, o actuar como indicadores de procesos electroquímicos, "concluye Thomas Jung.