Fig.1 Estructura y distribución de la densidad de espín del trianguleno. Crédito:Shinobu Arikawa y otros.
Desde la primera producción reportada en 2004, los investigadores han trabajado arduamente utilizando grafeno y materiales similares a base de carbono para revolucionar la electrónica, los deportes y muchas otras disciplinas. Ahora, investigadores de Japón han hecho un descubrimiento que avanzará en el difícil campo de los imanes de nanografeno.
En un estudio publicado recientemente en Journal of the American Chemical Society , investigadores de la Universidad de Osaka y socios colaboradores han sintetizado un nanografeno cristalino con propiedades magnéticas que se han predicho teóricamente desde la década de 1950, pero que hasta ahora no han sido confirmadas experimentalmente excepto a temperaturas extremadamente bajas.
El grafeno es una lámina bidimensional de una sola capa de anillos de carbono dispuestos en una red de panal. ¿Por qué el grafeno entusiasma a los investigadores? El grafeno tiene propiedades impresionantes:exhibe un transporte de carga eficiente a larga distancia y tiene una resistencia mucho mayor que el acero de espesor similar. Las nanoestructuras de grafeno tienen bordes que exhiben propiedades magnéticas y electrónicas que a los investigadores les gustaría explotar. Sin embargo, las nanoláminas de grafeno son difíciles de preparar y es difícil estudiar sus propiedades de borde en zigzag. Superar estos desafíos mediante el uso de un sistema modelo más simple pero avanzado conocido como triangulene es algo que los investigadores de la Universidad de Osaka intentaron abordar.
Fig. 2 Distribución de la densidad de espín del trianguleno y modelo de relleno de espacio y estructura cristalina de los derivados del trianguleno. Crédito:Shinobu Arikawa y otros.
"El triangulene ha eludido durante mucho tiempo la síntesis en forma cristalina debido a su polimerización descontrolada", dicen Shinobu Arikawa y Akihiro Shimizu, dos autores clave del estudio. "Prevenimos esta polimerización mediante la protección estérica (aumentando la molécula) y lo hicimos de una manera que no afectó sus propiedades subyacentes".
El derivado de triangulene de los investigadores es estable a temperatura ambiente, pero debe mantenerse en una atmósfera inerte porque se degrada lentamente cuando se expone al oxígeno. No obstante, la cristalización fue posible, lo que permitió la confirmación de sus propiedades predichas teóricamente, como la localización de electrones desapareados en los bordes en zigzag de la molécula.
"Al medir sus propiedades ópticas y magnéticas, confirmamos que nuestra molécula se encuentra en el estado fundamental del triplete", explica Ryo Shintani, autor principal. "Este es un estado electrónico que puede servir como un modelo manejable experimentalmente para el nanografeno con bordes en zigzag".
Estos resultados tienen aplicaciones importantes. Los investigadores pueden extender el procedimiento sintético largamente buscado que se informa aquí para aumentar la cantidad de anillos de carbono en la molécula y realizar síntesis químicas de formas avanzadas de nanografeno. Al hacerlo, los investigadores de la Universidad de Osaka y la Universidad de la ciudad de Osaka pueden sintetizar materiales que son fundamentales para la electrónica e imanes avanzados del futuro, y complementar el silicio que es omnipresente en la electrónica moderna. Avance en la investigación del grafeno:piezas grandes y estables de grafeno producidas con un patrón de borde único
