Koordinationspolymerer (CP) sammansatta av organiska radikaler har varit i fokus för mycket forskning under de senaste åren på grund av deras potentiella tillämpning på ett brett utbud av nästa generations elektronik, från mer flexibla enheter till spintronics informationslagringsteknik. Dock, CP:er uppvisar ofta begränsad stabilitet och dålig kristallinitet. Forskare från Japans institut för molekylär vetenskap (IMS), National Institute of Natural Sciences (NINS), har utvecklat ett nytt recept som inte bara ger ett stabilt material, men erbjuder en mängd andra användbara attribut.

Deras resultat visas i tidskriften Journal of the American Chemical Society den 15 mars.

Material med oparade elektroner på 2D -bikakegaller har väckt stor uppmärksamhet som potentiella kandidater för framtida elektroniska, spintroniska och fotoniska enheter. En organisk radikalbaserad koordinationspolymer (CP) är en kandidat av sådana material, och har en struktur som innehåller metallatomer i mitten av den upprepade sekvensen av organiska radikaler. Flera radikalbaserade CP med bikakegitterstrukturer har framställts hittills, men djupgående undersökningar av deras funktioner och materialutveckling hindras ofta på grund av deras instabilitet och dåliga kristallinitet.

Radikaler är en atom eller molekyl en oparad elektron i det yttre skalet. Denna brist på parning med en annan elektron gör den extremt reaktiv med andra ämnen, så radikaler tenderar att vara mycket kortlivade. Det finns, dock, några radikaler som är långlivade, även under vardagliga temperatur- och tryckförhållanden. Dessa stabila radikaler visar elektriska, magnetiska och fotoemissionsegenskaper, liknande egenskaper hos oorganiska material som metaller, oxider och kalkogenider.

"Stabil, mycket kristallint, radikalbaserade CP:er med bikakegitterstrukturer har en stor potential att utöka användbarheten av denna klass av material i framtida applikationer. Men även om sådana material i princip är möjliga, designen och syntesen har varit ganska svårfångade, " sa Tetsuro Kusamoto från IMS på NINS.

IMS-teamet har tagit fram ett recept för CP:er som är långlivade under omgivande förhållanden. Den använder en helt ny, triangulär formad organisk radikal, tris(3, 5-diklor-4-pyridyl)metylradikal, eller trisPyM. Denna radikal är inte bara stabil, men uppvisar också fotoluminescens i lösning och fasta tillstånd. Dessutom, kombinera trisPyM med en zink-innehållande molekyl, Zn ^II (hexafluoracetylacetonato) ₂ , producerar vad de kallar trisZn, forskarna utvecklade ett stall, kristallin och fotoluminescerande radikalbaserad CP med en 2D bikakestruktur.

"TrisZn är bara ett bevis på konceptet för vårt recept, och en mängd radikalbaserade CP kan i princip framställas genom att helt enkelt använda olika metalljoner eller metallkomplexenheter. Jag hoppas att några av dessa material hittar verkliga tillämpningar eller uppvisar oöverträffade fenomen som främjar materialvetenskapen, säger Tetsuro.