Structure cristalline de deux des quatre cations radicaux synthétisés dans l'étude. Le noyau (oxime) est stabilisé avec une structure annulaire (NHC), et le reste de la molécule montre la facilité d'expansion. La structure moléculaire a été confirmée par des expériences de diffraction des rayons X sur un monocristal. Crédit : Institut des sciences fondamentales
Alors que dans la plupart des molécules, chaque électron trouve un partenaire avec lequel s'apparier, certains électrons dans les molécules radicalaires sont laissés seuls et non appariés. Cette configuration confère aux radicaux des propriétés inhabituelles et intéressantes, qui disparaissent dès que les radicaux réagissent ou interagissent avec d'autres molécules. Il a été difficile de générer des radicaux relativement stables, car ils réagissent et changent en un clin d'œil, mais des chercheurs du Centre d'auto-assemblage et de complexité, au sein de l'Institut des sciences fondamentales (IBS, Corée du Sud) a réussi à synthétiser quatre nouveaux types de radicaux stabilisés.
Contrairement à d'autres molécules, certains radicaux ont des spins alignés, ce qui leur confère des propriétés ferromagnétiques, ce qui signifie qu'ils peuvent être attirés par un champ magnétique. En raison de ces propriétés particulières, radicaux sont susceptibles de trouver des applications dans divers domaines, tels que les piles rechargeables, spintronique moléculaire, et le magnétisme moléculaire.
Les scientifiques d'IBS ont développé une stratégie pour stabiliser les radicaux oximes, utilisant des carbènes N-hétérocycliques (NHC), car ces derniers peuvent partager leurs électrons pour stabiliser les électrons non appariés des radicaux. Ce résultat est particulièrement intéressant car les radicaux organiques sont connus pour être très difficiles à synthétiser car ils sont plus instables que les radicaux contenant des métaux.
Les structures radicalaires ont été confirmées par analyse de diffraction des rayons X sur un monocristal au laboratoire de l'accélérateur de Pohang et leurs propriétés ont été vérifiées par résonance paramagnétique électronique. Les résultats expérimentaux concordent bien avec la théorie de la fonctionnelle de la densité.
Le même groupe de recherche a également récemment stabilisé les radicaux triazényle et les a utilisés comme matériaux de cathode pour les batteries rechargeables au lithium-ion. À l'avenir, les chercheurs relèvent le défi de produire des produits chimiques plus radicaux qui n'ont pas encore été synthétisés.
