可充电电池—在它消失之前捕获自由基分子

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。

 

【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。

审核编辑：符乾江