Los investigadores centrados en la Universidad de Nagoya descubrieron que las moléculas de norcorrol planas antiaromáticas pueden formar interacciones cara a cara para dar estructuras con una mayor aromaticidad. Este comportamiento es bastante diferente del de los materiales aromáticos típicos, que adoptan interacciones de compensación para minimizar la repulsión de electrones.Los resultados concuerdan con estudios teóricos previos que proponen que la aromaticidad de los materiales antiaromáticos se puede aumentar mediante interacciones adecuadas para producir materiales con estructuras electrónicas interesantes.
La colaboración internacional dirigida por la Universidad de Nagoya utiliza materiales antiaromáticos bidimensionales para realizar estructuras aromáticas tridimensionales.
Las moléculas aromáticas consisten en anillos planos basados en carbono con enlaces alternos simples y dobles π. Estas moléculas contienen 4n + 2 n = 0, 1, 2 ... electrones π - los electrones π son aquellos involucrados en los enlaces π -- lo que da como resultado una alta estabilidad debido a que los electrones π se deslocalizan sobre la estructura del anillo. Las moléculas aromáticas pueden interactuar a través del apilamiento offset π-π, y la superposición de orbitales π en estructuras aromáticas con apilamiento π-π puede facilitar la conducción de electrones, lo que hace que dichos materiales sean atractivospara uso en electrónica. La superposición entre los orbitales π aumentaría si el apilamiento π-π fuera cara a cara en lugar de compensado. Sin embargo, el apilamiento cara a cara es energéticamente desfavorable en las moléculas aromáticas debido a la repulsión de los electrones π.
Los estudios teóricos han indicado que las interacciones cara a cara entre las moléculas pueden lograrse utilizando materiales antiaromáticos. Las moléculas antiaromáticas contienen 4n n = 1, 2 ... electrones π, lo que los hace altamente inestables. Se ha postulado que los dosel apilamiento tridimensional de materiales antiaromáticos puede dar lugar a la formación de materiales con aromaticidad tridimensional. Sin embargo, esto no se ha verificado experimentalmente ya que los materiales antiaromáticos son difíciles de sintetizar debido a su inestabilidad.
Recientemente, una colaboración internacional dirigida por investigadores de la Universidad de Nagoya logró un gran avance en el apilamiento bidimensional de materiales antiaromáticos. Sintetizaron complejos de níquel de macrociclos de norcorrol planar antiaromáticos. El estudio se informó en Comunicaciones de la naturaleza.
"Sintetizamos norcorroles de níquel antiaromáticos estables y luego investigamos sus interacciones", dice el primer autor Ryo Nozawa. El análisis de difracción de rayos X mostró que el complejo de norcorrol se apila para formar una estructura de "tres pisos" con los planos de norcorrol mucho más juntos queobservado para interacciones típicas de apilamiento π-π. La estructura de tres pisos mostró características aromáticas, a diferencia de sus subunidades de norcorrol.
Los investigadores fabricaron una molécula que contenía dos unidades de norcorrol antiaromáticas unidas por un puente flexible.
"Nuestros resultados de caracterización indican que las dos unidades de norcorrol asumen interacciones cara a cara para formar una molécula con mayor aromaticidad que la de la subunidad de norcorrol", explica el coautor Hiroshi Shinokubo. "Es decir, hay una fuerte electrónica tridimensionalcomunicación entre las subunidades de norcorrol ".
El apilamiento de unidades antiaromáticas dio interacciones más cercanas que las logradas al apilar unidades aromáticas juntas, corroborando las predicciones teóricas. Los materiales resultantes tenían sistemas conjugados π extremadamente cercanos, lo que debería dar lugar a grandes interacciones orbitales intermoleculares. Como resultado, estos materiales soninteresante para aplicación en optoelectrónica.
Los investigadores también encontraron que los materiales antiaromáticos apilados mostraban propiedades ópticas no lineales que estaban reguladas por la formación de estructuras supramoleculares. Un material tiene propiedades ópticas no lineales cuando no responde linealmente al campo de luz eléctrico. Estos materiales son atractivos para su usoen nanofabricación y terapia fotodinámica, lo que sugiere posibles aplicaciones futuras de compuestos a base de norcorrol.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nagoya . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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