Российские химики смогли синтезировать органические радикалы, которые обладают магнитными свойствами. В процессе синтеза исследователи использовали новый подход, который позволил сократить количество стадий и упростить процесс. Статья исследователей опубликована в журнале Angewandte Chemie.

Первые органические магниты химики смогли синтезировать только в 1985 году. С тех пор получить их удалось не так много. В перспективе такие соединения можно будет использовать как альтернативу кремнию и металлам, применяемым в электронике. Самыми перспективными из всех органических магнитов исследователи считают стабильные радикалы.

«Радикалы — это органические молекулы, у которых не хватает одного электрона. И если обычные соединения такого рода живут буквально доли секунд, так как стремятся побыстрее восполнить нехватку электрона и вступить в реакцию с другими молекулами, то их стабильные «сородичи» могут жить даже годы. Поэтому с ними можно работать. В своих исследованиях мы ищем наиболее простые способы комбинации стабильных радикалов между собой, продукты таких реакций могут обладать очень интересными свойствами. Например, в данной работе мы презентовали сразу три новые молекулы, одна из которых представляет особый интерес», — говорит один из авторов работы, ассистент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета Павел Петунин.

Чтобы создать два новых радикала ученым пришлось приложить немало усилий. Так, они тщательно подбирали условия реакций синтеза. Пришлось провести множество экспериментов, так как заранее предсказать точный результате химического процесса не представляется возможным. Обычно для получения молекул подобного рода химики используются последовательности из 10–15 превращений.

Авторы новой работы решили пойти по другому пути. Они взяли два радикала — вердазильный и нитронил-нитроксильный — и сложили их вместе.

Этот способ вкупе с придуманной химиками из Новосибирска завершающей реакцией, позволил уменьшить число стадий в синтезе до восьми. В результате для внесения изменений в синтез и получения новых соединений на основе предложенного метода, химикам требуется один-два дня вместо месяца.

Одна из полученных молекул представляет особый интерес благодаря сочетанию термической стабильности при нагреве до 200 °C и необычных физических свойств, таких как высокий показатель спин-спинового обмена между двумя радикалами в ее составе.

«Между радикалами правильное расстояние, которое обеспечивает хороший обмен межу ними. Что это дает? Это значит, что у получившейся молекулы большая энергетическая щель — разница между низколежащим и высоколежащим энергетическими уровнями. Чем эта щель больше, тем в перспективе лучше для различного рода применений. Этот переход между низким уровнем энергии и высоким должен быть предсказуемым и управляемым. Это напрямую связано с величиной энергетической щели. Чем она больше, тем проще работать с этими молекулами», — объясняет Петунин.