графен
Исследователи из Университета Осаки и Городского университета Осаки синтезируют и кристаллизуют молекулу, которая пока слишком нестабильна для полного изучения в лаборатории, но представляет собой модель революционного класса магнитов.

В исследовании, опубликованном в Журнале Американского химического общества, сообщается, что ученые из Университета Осаки синтезировали кристаллический нанографен с магнитными свойствами, которые были теоретически предсказаны с 1950-х годов, но до сих пор не были получены экспериментально.

графен, триангулен, спиновая плотность, спин
Структура и распределение спиновой плотности триангулена. Предоставлено: Шинобу Арикава и др.

Графен представляет собой однослойный двумерный лист углеродных колец, расположенных в виде сотовой решетки. Почему графен так важен для исследователей? Графен обладает впечатляющими свойствами — он демонстрирует эффективный перенос заряда на большие расстояния и обладает гораздо более высокой прочностью, чем сталь такой же толщины. 

 

 

Наноструктуры графена имеют края, обладающие магнитными и электронными свойствами, которые исследователи хотели бы использовать, но пока не могли. Нанолисты графена сложно изготовить, но еще труднее изучить свойства его зигзагообразных краев. Исследователи из Университета Осаки попытались решить эти вопосы с помощью более простой, но продвинутой модельной системы, известной как триангулен.

 

«Триангулен долгое время невозможно было синтезировать в кристаллической форме из-за его неконтролируемой полимеризации», — говорят Шинобу Арикава и Акихиро Симидзу, два основных автора исследования. «Мы предотвратили эту полимеризацию с помощью стерической защиты — увеличив объем молекулы таким образом, чтобы не повлиять на ее основные свойства».

графен, триангулен, спиновая плотность, спин
Распределение спиновой плотности триангулена и модель заполнения пространства и кристаллическая структура производных триангулена. Предоставлено: Шинобу Арикава и др.

Полученное исследователями производное триангулена стабильно при комнатной температуре, но должно храниться в инертной атмосфере, поскольку медленно разрушается под воздействием кислорода. Тем не менее, кристаллизация была возможна, что позволило подтвердить теоретически предсказанные свойства, такие как локализация неспаренных электронов на зигзагообразных краях молекулы.

 

«Измерив оптические и магнитные свойства полученной молекулы, мы подтвердили, что наша молекула находится в основном триплетном состоянии», — объясняет Рио Синтани, старший автор. «Это электронное состояние, которое может служить экспериментальной моделью нанографена с зигзагообразными краями».

 

 

Эти результаты имеют важные приложения. Исследователи могут масштабировать  данную синтетическую процедуру, описанную здесь, чтобы увеличить количество углеродных колец в молекуле и выполнить химический синтез новых форм нанографена.

 

Таким образом, исследователи Университета Осаки и Городского университета Осаки могут синтезировать материалы, которые станут основой для будущей передовой электроники и магнитов, и дополнить кремний, который повсеместно используется в современной электронике.

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!