Магнитные органические радикалы нового типа синтезировали в Томском политехническом университете. Работу вели совместно с исследователями из Сибирского отделения РАН и Новосибирского государственного университета. Результаты напечатал журнал Angewandte Chemie International Edition, входящий в число самых престижных химических изданий. Об этом сообщает сайт Научная Россия.
Соединения такого класса получать очень трудно. Томские химики применили нестандартный подход — он сократил количество стадий и упростил весь процесс.
Первые органические магниты появились в 1985 году, и до сих пор их немного. В перспективе они способны заменить кремний и металлы, используемые в электронике. Наиболее перспективными среди таких соединений считаются стабильные радикалы: причина кроется в строении их молекул.
Ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Петунин пояснил, что стабильный радикал представляет собой молекулу, которой не хватает одного электрона. Обычные радикалы существуют доли секунды — они стремятся поскорее восполнить нехватку и вступить в реакцию с другими молекулами. Стабильные же способны жить годами, поэтому с ними и работают. В этой работе учёные представили сразу три новые молекулы, и одна из них вызывает особый интерес.
Соединить два радикала крайне сложно. Нужен тщательный подбор условий, а точных методов для моделирования реакций и прогнозирования результата нет. Потому каждая новая молекула подобного типа — событие в мире органической химии.
Обычно синтез новой молекулы включает 10–15 последовательных превращений. Томские химики взяли два радикала разных типов — вердазильный и нитронил-нитроксильный — и соединили их за одну реакцию, как детали пазла. Вместе с финальной реакцией новосибирских коллег это сократило число стадий до восьми. Изменения в синтезе теперь требуют день-два, тогда как у других групп на те же действия уходит месяц.
Одна из полученных молекул интересна сочетанием стабильности и свойств: нагрев до 200 градусов по Цельсию она выдерживает. Плюс у неё высокий показатель спин-спинового обмена между двумя радикалами в составе.
Расстояние между радикалами обеспечивает хороший обмен, отметил Петунин. Отсюда большая энергетическая щель — разница между низколежащим и высоколежащим уровнями энергии. Чем она шире, тем перспективнее применение молекул: переход с низкого уровня на высокий должен быть предсказуемым и управляемым, а это напрямую зависит от величины щели.
Дальше исследователи займутся поисками практического применения полученных соединений.