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可充电电池:在它消失之前捕获自由基分子

2017-12-31 05:22
来源: 材料牛

基础科学研究所的研究人员设法通过控制自由基,来稳定可再充电电池的短寿命离子。

可充电电池:在它消失之前捕获自由基分子

【图注】核(肟)用环状结构(NHC)稳定,分子的其余部分易于扩展。通过单晶X射线衍射实验表征该分子结构。

在大多数分子中,每个电子都会找到一个配对的伴侣,而自由基分子中的一些电子则是孤立不成对的。这种配置赋予自由基具有一些不寻常和有趣的性质,一旦自由基与其他分子反应或相互作用就会消失。基因科学研究所(IBS,韩国)的自组装和复杂性研究中心的研究人员已成功合成了四个自由基,相对稳定的自由基是很难实现的,因为它们在一瞬间就会发生反应和变化产生新的稳定自由基。

与其他分子不同,一些自由基具有自旋排列,此种排列方式赋予它们铁磁性,这意味着它们可以被磁场吸引。由于这些独特的性质,自由基可在各种领域找到应用,例如可充电电池,分子自旋电子学和分子磁学。

IBS科学家利用N-杂环卡宾(NHCs)制定了稳定肟自由基的策略,因为后者可以共享电子来稳定自由基的不成对电子。这个研究结果是特别有趣的,已知有机自由基是非常难以合成的,因为它们比含有金属的自由基更不稳定。

通过Pohang加速器实验室的单晶X射线衍射分析证实了其自由基结构,并通过电子顺磁共振来验证其性质。实验结果与密度泛函理论一致。同样的研究小组最近还稳定了三氮烯基自由基,并将其用作可充电锂离子电池的阴极材料。未来,研究人员将面临生产更多尚未合成的激进化学品的挑战。

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