Forskare från Nagoya University har syntetiserat en unik molekyl med en överraskande egenskap:den kan absorbera nära infrarött ljus. Molekylen är enbart gjord av väte- och kolatomer och ger insikter för att göra organiska ledare och batterier. Detaljerna publicerades i tidskriften Naturkommunikation .

Den organiska kemisten Hiroshi Shinokubo och den fysiska organiska kemisten Norihito Fukui från Nagoya University arbetar med att designa nya, intressanta molekyler som använder organiska, eller kolinnehållande, föreningar. I labbet, de syntetiserade ett aromatiskt kolväte som kallas metoxi-substituerad som-indacenoterrylen. Denna molekyl har en unik struktur, eftersom dess metoxigrupper är belägna internt snarare än vid dess periferi.

"Initialt, vi ville se om detta kolväte uppvisade nya fenomen på grund av sin unika struktur, säger Fukui.

Men under deras undersökningar, forskarna upptäckte att de kunde omvandla det till ett nytt skålformat kolväte som heter as-indacenoterrylen.

"Vi blev förvånade över att finna att den här nya molekylen uppvisar nära infraröd absorption upp till 1300 nanometer, Shinokubo förklarar.

Det som är unikt med as-indacenoterrylen är inte att det absorberar nära infrarött ljus. Andra kolväten kan också göra detta. as-indacenoterrylen är intressant eftersom det gör detta trots att det bara består av 34 kol- och 14 väteatomer, utan att innehålla andra typer av stabiliserande atomer i dess periferi.

När forskarna utförde elektrokemiska mätningar, teoretiska beräkningar, och andra tester, de fann att as-indacenoterrylen var fascinerande stabil och också hade ett anmärkningsvärt smalt gap mellan dess högsta ockuperade molekylära orbital (HOMO) och dess lägsta lediga molekylära orbital (LUMO). Det betyder att molekylen har två elektroniskt olika subenheter, en som donerar och en annan som drar in elektroner. Det smala HOMO-LUMO-gapet gör det lättare för elektroner att bli exciterade i molekylen.

"Studien erbjuder en effektiv riktlinje för design av kolväten med ett smalt HOMO-LUMO-gap, som är att tillverka molekyler med samexisterande elektrondonerande och elektronbortdragande subenheter, " säger Fukui. "Dessa molekyler kommer att vara användbara för utvecklingen av nästa generations fasta material, såsom organiska ledare och organiska batterier."

Teamet planerar nästa att syntetisera andra nära infrarödabsorberande aromatiska kolväten baserat på designkoncepten som samlats in i denna aktuella studie.

Studien, "as-Indaceno [3, 2, 1, 8, 7, 6-ghijklm] terrylen som ett nära-infrarött absorberande C70-fragment, " publicerades i tidskriften Naturkommunikation .