REVIEW : FROM SPIN-LABELLED FUSED POLYAROMATIC COMPOUNDS TO MAGNETICALLY ACTIVE GRAPHENE NANOSTRUCTURES

FROM SPIN-LABELLED FUSED POLYAROMATIC COMPOUNDS TO MAGNETICALLY
ACTIVE GRAPHENE NANOSTRUCTURES
Yury A. Ten and SINTESIS DAN KARAKTERISASI GRAPHENE OXIDE TERKOMBINASI ...

Reviewer : ABDUL RAZIS (170204025)

HASIL PENELITIAN JURNAL 
Pengembangan masyarakat modern tidak dapat dibayangkan tanpa menggunakan sistem dan materil yang aktif secara magnetis. Pertama-tama ini mengacu pada bahan magnetik yang dapat menunjukkan pemesanan magnetic di seluruh bulknya. Bahan-bahan seperti ini dikenal kembali pada zaman kuno, mereka di gunakan untuk merancang intrumen pertama.1,2 selama revolusi ilmiah dan teknologi, permintaan untuk bahan-bahan yang dimiliki karakteristik magnetic tertentu telah meningkat. 

Diproduksi dalam penemuan dan penguasaan praktis dari sekelompok besar magnet berdasarkan transisi dan logam tanah jarang, paduan beragam, oksida logam dan senyawa biner dan terner lainnya.3 Prestasi yang baik adalah keberhasilan penggunaan pendekatan molekuler untuk merancang bahan magnetik berbasis bahan pada senyawa organik, organologam dan koordinasi, fase padat yang mampu beralih ke feromagnetik atau keadaan feromagnetik lemah di bawah suhu kritis. 4 ± 12.

Kelompok lain dari bahan yang aktif secara magnetis terdiri dari senyawa paramagnetik yang mengandung dua (dan lebih) sistem spin yang saling bertukar yang terisolasi. Di bawah aksi faktor-faktor eksternal, sistem-sistem ini dapat mengubah keadaannya, yang menghasilkan perubahan karakteristik fisik secara tiba-tiba pada tingkat makroskopis. macroparameter terdeteksi; oleh karena itu, mereka dianggap sebagai elemen kerja sensor ultrasensitif, sel memori akses magnetoresistif non-volatil dan komponen komputer kuantum.

1.      Struktur graphene berskala nano
Desain nanostrukturgraphene aktif secara magnetis adalah bidang penelitian yang baru lahir; oleh karena itu, masuk akal untuk mempertimbangkan tren di mana (dan pada antarmuka di antaranya) banyak kemajuan dibuat. Pertama-tama, ini merujuk pada studi graphene, alotrop karbon dua dimensi, yang menarik perhatian para peneliti dan insinyur.26 Hasil mempelajari graphene memunculkan konsep umum pengembangan bahan sp2 kelas luas, termasuk molekul aromatik polycyclic, fullerene, carbonnanotube, graphenequantumdots, graphenenanoribbons dan turunannya diperoleh dengan penataan, perlakuan kimia, penyisipan atom atau cacat non-karbon. Graphene sempurna adalah non-magnetik dengan sendirinya, tetapi turunannya menunjukkan berbagai sifat magnetik tergantung pada strukturnya. 

Minat khusus dibangkitkan oleh struktur graphene dengan tepi zig-zag seperti titik-titik kuantum dan nanorib.27 ± 30 Di bawah ini diberikan contoh-contoh struktur seperti: hexabenzocoronene (HBC, 1) dan hidrokarbon aromatik polycyclic menyatu dengan kursi dan tepi zig-zag (2, 3). Tepi dan cincin benzen dipilih ditunjukkan dengan huruf tebal; untuk Kekulepolyaromatichydrocarbon 3, salah satu struktur resonansi biradikal ditunjukkan (3 0). Nanoribbons tepi-Zigzag bersifat antiferromagnetik, densitas putarannya terkonsentrasi di tepi dan celah pita mereka <0,1 eV. Terlepas dari skeptisisme yang beralasan, 31 struktur nano ini dianggap sebagai perangkat yang berfungsi untuk spintronics di mana putaran saat ini daripada arus listrik (seperti dalam elektronik) berfungsi sebagai pembawa informasi. Ini membuka prospek untuk pemrosesan informasi dan transfer pada tingkat yang lebih tinggi dan dengan konsumsi energi yang lebih rendah. 

Polyarenes dan -hetarene tersubstitusi-pengganti Nitronylnitroxide Hidrokarbon aromatik polycyclic yang menyatu selalu berfungsi sebagai area pengujian untuk mempertajam keterampilan sintesis organik yang ditargetkan dan untuk verifikasi teori struktur dan reaktivitas senyawa organik.66 ± 72 Hal ini diperlukan untuk memberikan penghormatan yang tepat kepada ahli kimia yang upayanya memunculkan metode yang elegan untuk konstruksi struktur polyaromatik yang menyatu dengan berbagai mode pemasangan cincin aromatik dan memberikan sintesis struktur polarisasi otomatis heteroatomik dan turunan fungsional yang beragam, yang digunakan sebagai pewarna, semikonduktor organik, dan komponen perangkat optoelektronik.73, 74 Penelitian dalam bidang polyarena leburan sangat diuntungkan dari penggunaan aktif pemindaian probe dan mikroskop elektron, yang memungkinkan tidak hanya visualisasi senyawa aromatik polisiklik, 28, 75 tetapi juga merekam karakteristik tegangan ± arus untuk molekul tunggal.

Adenapolikliklik yang tersubstitusi ters-butilnitroksida dalam nitronilnitroksida yang dibahas pada Bagian sebelumnya, densitas spin pada atom karbon dari gugus ONCNO paramagnetik adalah negatif dan, menurut data difraksi neutron terpolarisasi, ini 2 ± 3 kali lebih rendah dari densitas spin pada nitrogen dan oksigen. atom.97,98 Selanjutnya, gugus nitronilnitroksida sering diputar melalui sudut yang relatif terhadap bidang substituen polyaromatik. Semua ini menghasilkan proporsi rendah kerapatan elektron tidak berpasangan dalam polyarene, yang memiliki efek buruk pada kinerja perangkat spintronik dengan elemen yang bekerja berdasarkan radikal nitronilnitroksida. 

Untuk alasan ini, dalam desain konduktor organik yang aktif secara magnetis dan magnet, lebih baik menggunakan kelompok radikal yang stabil secara kinetik (misalnya, tert-butilnitroksida) yang dapat secara efisien menyuntikkan kerapatan putaran ke dalam sistem aromatik yang menyatu. 99 Penggunaan aktif dari kelompok tert-butilnitroksida memungkinkan peneliti dari sekolah HiizuIwamura yang luar biasa untuk merancang sejumlah senyawa organik spin tinggi dengan energi tinggi interaksi pertukaran antara pusat-pusat paramagnetik (J / kB450 K) dan untuk menghasilkan magnet berdasarkan kompleks mangan dengan tert-butylarylnitroxides, dengan suhu pemesanan magnetik mencapai 46 K.100.101

Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian dalam kimia tert-butil aril nitroksida telah difokuskan pada pengembangan sistem putaran dinamis yang mengandung gugus paramagnetik (atau beberapa kelompok semacam itu) dan gugus polyaromatik yang menyatu.102 Misalnya, keluarga pelabelan berlabel spin naphthalene-1,8: 4,5bis (dicarboximide) dan turunan perylene-3,4: 9,10-bis (dicarboximide) (20 ± 23), senyawa induk untuk sekelompok pewarna foto dan termal yang stabil dengan penyerapan yang kuat. , disiapkan dan digunakan secara luas sebagai bahan fotoaktif dalam elektronik.103 Senyawa-senyawa ini mengandung gugus tert-butilnitroksida digunakan untuk mendeteksi keadaan spin yang diekskresi foto, polarisasi awal dan evolusi yang ditentukan oleh struktur, lebih tepatnya, oleh p -topologi grup {mengikat sistem putaran.104, 105 Mengingat tingginya naphthalene-1,8: 4,5-bis (dicarboximide) (20) dan perylene-3,4: 9,10bis (dicarboximide ) turunan (21 ± 23) untuk perakitan mandiri dari struktur yang terorganisir, hasilnya dalam dicate kemungkinan pembentukan ansambel spin terpolarisasi foto diinduksi supramolecular, di mana transfer informasi spin yang koheren berlangsung selama relaksasi. 

Struktur nanographene aktif secara magnetis daya tarik struktur karbon adalah gagasan yang cukup luas yang mencakup alotrop karbon utama: berlian, grafit, nanografit, nanotube, fullerene, graphene dan bentuk tereduksi dan teroksidasi. Struktur dari alotrop ini bisa sempurna atau cacat, mereka dapat mengandung heteroatom dan berbagai pengotor (termasuk magnetik) dan membentuk struktur hibrida. Yang terakhir ini dapat mewakili, misalnya, kompleks bahan karbon dengan molekul atau ion yang berfungsi sebagai pusat paramagnetik atau kluster pertukaran-tukar dari pusat-pusat ini.

Kesimpulan
Tinjauan ini merangkum data tentang sintesis dan studi senyawa polyaromatik bersatu spin-label, termasuk struktur nanographene seperti hexabenzocoronene dan graphenenanoribbons. Keuntungan yang terakhir termasuk stabilitas dan kemungkinan konseptual bagi mereka untuk dipersiapkan dengan ketepatan atom, yang menentukan seluruh rangkaian sifat fisiknya. Untuk penggunaan keuntungan ini secara efisien, khususnya untuk mendekati desain bahan berharga untuk spintronics molekuler, perlu untuk menentukan tugas-tugas langsung dan tantangan prospektif. 

Pertama-tama, adalah mustahil untuk dilakukan tanpa penjelasan korelasi struktur magnetik dari struktur nanographene berlabel spin. Tantangan khusus adalah untuk mengkarakterisasinanoribbenagraphene spin-berlabel. Hal ini dapat dilakukan dengan mengandalkan terutama pada metode pemindaian elektron dan gaya atom yang canggih dan, untuk penjelasan sifat magnetik, beralih ke magnetometri mikro-SQUID; 133.134 ini memerlukan pengembangan metode untuk manipulasi mekanis molekul tunggal. Yang terakhir adalah dengan cara yang diperlukan untuk merancang percobaan pada pengukuran konduktivitas molekul tunggal dari nanostrukturgraphene berlabel spin, khususnya di medan magnet. 

Dalam hal ini, sejumlah masalah nanoteknologi harus dipecahkan, khususnya menciptakan kontak antara elektroda emas dan nanoribbons. Salah satu ide bagaimana melakukan ini adalah sebagai berikut. Kelompok 7S7SC6H13-n harus diperkenalkan pada permukaan ujung dari nanoribbongraphenespinlabelled; ini akan memungkinkan grafting dari nanoribbons baik secara langsung ke elektroda emas atau ke elektroda emas dengan partisipasi nanopartikel emas (lihat Gambar. 1). Dapat diharapkan bahwa perakitan diri dari konduktor ini akan disertai dengan pemilihan nanoribbenagraphene dalam hal panjang yang sesuai dengan jarak antara elektroda. Perhatian yang cukup besar akan tertarik dengan persiapan kompleks transfer muatan, garam ion radikal atau sistem ion kation7 dengan hexabenzocoronenes berlabel spin (atau analognya) sebagai komponen aktif. Secara khusus, struktur bertumpuk, yang dihasilkan dari kristalisasi hexabenzocoronen berlabel spin dengan sistem perfluoroaromatik (terutama yang menyatu), dapat terbukti menjanjikan. 

Struktur ini diharapkan menunjukkan interaksi antara struktur, konduktivitas, sifat magnetik dan respons terhadap rangsangan eksternal.
Jelasnya, desain struktur nanographene berlabel spin akan membuka prospek untuk eksperimen unik, misalnya, yang terkait dengan deteksi keadaan spin substituen paramagnetik (termasuk yang dipolarisasi dengan spin) dengan mengukur arus elektron; kontrol arus putaran dengan variasi medan listrik; desain dioda putaran, transistor dan kapasitor; transfer informasi kuantum dengan elektron konduksi di sepanjang spin ansambel substituen paramagnetik dan keadaan tepi berinteraksi satu sama lain. Proyek elaborasi elemen magnetik dan logika putaran menggunakan nanoribbongraphene spin-berlabel yang dihubungkan atau ditumpangkan satu sama lain tampaknya cukup praktis.

Share this

Related Posts

Previous
Next Post »
Comments


EmoticonEmoticon