Un equipo de investigación de la Ruhr-Universität Bochum RUB y la Universidad de Carleton en Ottawa ha fabricado un compuesto de cobalto novedoso y muy versátil. Las moléculas del compuesto son estables, extremadamente compactas y tienen un bajo peso molecular para que puedan evaporarsepara la producción de películas delgadas. En consecuencia, son de interés para aplicaciones como la producción de baterías o acumuladores. Debido a su geometría especial, el compuesto también tiene una configuración de giro muy inusual de ½. Un compuesto de cobalto como ese se describió por última vez en 1972El equipo publicó su informe en la revista Edición internacional Angewandte Chemie a partir del 5 de mayo de 2020.
La geometría hace la diferencia
"Los pocos compuestos conocidos de cobalto IV exhiben una alta inestabilidad térmica y son muy sensibles a la exposición al aire y a la humedad. Esto impide su implementación como sistemas modelo para amplios estudios de reactividad o como precursores en la síntesis de materiales", explica el autor principal David Zanders deel grupo de investigación de Química de Materiales Inorgánicos en Bochum, dirigido por la profesora Anjana Devi. En su proyecto de doctorado binacional en curso, que ha sido acordado por la Universidad de Ruhr y la Universidad de Carleton por un acuerdo de Cotutelle, David Zanders y sus colegas canadienses, el profesor Seán Barry y Goran Ba? i? descubrió un compuesto de cobalto IV que no solo posee las propiedades antes mencionadas sino que también exhibe una estabilidad inusualmente alta.
Basado en estudios teóricos, los investigadores demostraron que una incrustación casi ortogonal del átomo central de cobalto en un entorno de átomos conectados de forma tetraédrica, los llamados ligandos, es la clave para estabilizar el compuesto. Esta disposición geométrica específica dentro delLas moléculas del nuevo compuesto también imponen el giro de electrones inusual del átomo central de cobalto. "En estas circunstancias extraordinarias, el giro solo puede ser ½", señala David Zanders. No se ha descrito un compuesto de cobalto con este estado de giro y una geometría similar.por casi 50 años.
Tras una serie de experimentos, el equipo también demostró que el compuesto tiene una alta volatilidad y puede evaporarse a temperaturas de hasta 200 grados Celsius sin prácticamente descomposición, lo cual es inusual para el cobalto IV.
candidato prometedor para capas ultrafinas
Las moléculas individuales del compuesto se adhieren a las superficies de manera controlable después de la evaporación. "Por lo tanto, el requisito más fundamental de un precursor potencial para la deposición de la capa atómica", afirma Seán Barry ". Esta técnica ha ganado cada vez más importancia enfabricación industrial de material y dispositivos, y nuestro compuesto de cobalto IV es el primero de su tipo que es adecuado para este propósito "." Nuestro descubrimiento es aún más emocionante ya que se considera que los óxidos y sulfuros de cobalto de alto valor tienen un gran potencialpara sistemas modernos de batería o microelectrónica ", agrega Anjana Devi. Después de la carga y descarga frecuentes, los electrodos en las baterías recargables se vuelven cada vez más inestables, razón por la cual los investigadores buscan materiales más estables y, en consecuencia, más duraderos para ellos. Al mismo tiempotiempo, también se enfocan en usar nuevas técnicas de fabricación.
"Esta colaboración binacional, iniciada por David Zanders, ha agrupado la creatividad y la experiencia complementaria de los ingenieros químicos de Bochum y Ottawa. Todo esto ha producido resultados inesperados y sin duda fue la clave del éxito", concluye Anjana Devi.
Financiamiento
La investigación fue financiada por la Fundación de Investigación Alemana bajo el paraguas del Centro de Investigación Colaborativa / Transregio 87 y por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá en el proyecto RGPIN-2019-06213. David Zanders recibió una beca Kekulé porVerband der Chemischen Industrie y una subvención de un año del Servicio Alemán de Intercambio Académico.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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