Fig.1 Structure et distribution de densité de spin du triangulène. Crédit :Shinobu Arikawa et al.
Depuis la première production signalée en 2004, les chercheurs ont travaillé dur en utilisant du graphène et des matériaux similaires à base de carbone pour révolutionner l'électronique, le sport et de nombreuses autres disciplines. Maintenant, des chercheurs japonais ont fait une découverte qui fera progresser le domaine longtemps insaisissable des aimants au nanographène.
Dans une étude récemment publiée dans Journal of the American Chemical Society , des chercheurs de l'Université d'Osaka et des partenaires collaborateurs ont synthétisé un nanographène cristallin aux propriétés magnétiques théoriquement prédites depuis les années 1950, mais jusqu'à présent non confirmées expérimentalement, sauf à des températures extrêmement basses.
Le graphène est une feuille monocouche bidimensionnelle d'anneaux de carbone disposés dans un réseau en nid d'abeille. Pourquoi le graphène passionne-t-il les chercheurs ? Le graphène a des propriétés impressionnantes - il présente un transport de charge efficace sur de longues distances et a une résistance beaucoup plus élevée que l'acier d'épaisseur similaire. Les nanostructures de graphène ont des bords qui présentent des propriétés magnétiques et électroniques que les chercheurs aimeraient exploiter. Cependant, les nanofeuilles de graphène sont difficiles à préparer et il est difficile d'étudier leurs propriétés de bord en zigzag. Surmonter ces défis en utilisant un système de modèle plus simple, mais avancé, connu sous le nom de triangulène, est une chose que les chercheurs de l'Université d'Osaka ont cherché à résoudre.
Fig.2 Distribution de la densité de spin du triangulène et modèle de remplissage d'espace et structure cristalline des dérivés du triangulène. Crédit :Shinobu Arikawa et al.
"Le triangulène a longtemps échappé à la synthèse sous forme cristalline en raison de sa polymérisation incontrôlée", déclarent Shinobu Arikawa et Akihiro Shimizu, deux auteurs clés de l'étude. "Nous avons empêché cette polymérisation par une protection stérique, en gonflant la molécule, et nous l'avons fait d'une manière qui n'affecte pas ses propriétés sous-jacentes."
Le dérivé triangulène des chercheurs est stable à température ambiante mais doit être conservé dans une atmosphère inerte car il se dégrade lentement lorsqu'il est exposé à l'oxygène. Néanmoins, la cristallisation était possible, ce qui a permis de confirmer ses propriétés théoriquement prédites, telles que la localisation d'électrons non appariés sur les bords en zigzag de la molécule.
"En mesurant ses propriétés optiques et magnétiques, nous avons confirmé que notre molécule est dans l'état fondamental du triplet", explique Ryo Shintani, auteur principal. "Il s'agit d'un état électronique qui peut servir de modèle expérimental pour le nanographène à bords en zigzag."
Ces résultats ont des applications importantes. Les chercheurs peuvent étendre la procédure de synthèse longtemps recherchée rapportée ici pour augmenter le nombre d'anneaux de carbone dans la molécule et effectuer des synthèses chimiques de formes avancées de nanographène. Ce faisant, les chercheurs de l'Université d'Osaka et de l'Université de la ville d'Osaka pourraient être en mesure de synthétiser des matériaux qui sont à la base de l'électronique et des aimants avancés du futur, et de compléter le silicium qui est omniprésent dans l'électronique moderne. Percée dans la recherche sur le graphène :grandes pièces stables de graphène produites avec un motif de bord unique
