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trianguleno

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El trianguleno (también conocido como hidrocarburo de Clar) es el polibencenoide de estado fundamental triplete más pequeño . [1] Existe como un birradical con la fórmula química C.
22h
12. [2] La primera hipótesis la planteó el químico checo Erich Clar en 1953. [3] Su primera síntesis confirmada se publicó en una edición de febrero de 2017 de Nature Nanotechnology , en un proyecto dirigido por los investigadores David Fox y Anish Mistry de la Universidad de Warwick en colaboración con IBM . [4] Otros intentos de investigadores japoneses sólo han tenido éxito en la fabricación de derivados de trianguleno sustituidos. [5]

Una síntesis de seis pasos produjo dos isómeros de dihidrotrianguleno que luego se depositaron sobre una base de xenón o cobre . Los investigadores utilizaron un microscopio combinado de barrido de túneles y de fuerza atómica (STM/AFM) para eliminar átomos de hidrógeno individuales. La molécula sintetizada de trianguleno permaneció estable en condiciones de alto vacío y baja temperatura durante cuatro días, lo que dio a los científicos tiempo suficiente para caracterizarla (también utilizando STM/AFM). [4]

[ n ]Triangulenos

El trianguleno, tal como se define aquí, es miembro de una clase más amplia de [ n ]triangulenos, donde n es el número de hexágonos a lo largo de un borde de la molécula. Por tanto, el trianguleno también puede denominarse [3]trianguleno.

Teoría

Una descripción estricta de los orbitales moleculares de los [ n ]triangulenos predice [6] que los [ n ]triangulenos tienen ( n  − 1) electrones desapareados, que están asociados a ( n  − 1) estados no enlazantes. Cuando se incluyen las interacciones electrón-electrón, la teoría predice [6] [7] [8] que el número cuántico de espín total S del estado fundamental S de [ n ]triangulenos es S  = norte - 1/2. Por lo tanto, se predice que los [3]triangulenos tendrán un estado fundamental S  = 1. Se predice que la interacción de intercambio intramolecular en el trianguleno, que determina la diferencia de energía entre el  estado fundamental S = 1 y el estado excitado S  = 0, será la mayor [9] entre todos los dirradicales de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), debido a la superposición máxima. de la función de onda de los electrones desapareados.

El espín del estado fundamental de [ n ] triangulenos puede racionalizarse [6] en términos de un teorema [10] de Elliot H. Lieb , que relaciona, para una red bipartita, el espín del estado fundamental del modelo de Hubbard a la mitad del llenado con el desequilibrio de la subred.

experimentos

Hasta ahora, se han informado las síntesis en superficie de vacío ultraalto de [ n ]triangulenos con n  = 3, [4] 4, [11] 5 [12] y 7 [13] (el homólogo de trianguleno más grande hasta ahora). Además, también se ha informado de la síntesis en superficie de [3] dímeros de trianguleno [14] , donde la espectroscopía de túnel de electrones inelástica proporciona una evidencia directa de un fuerte acoplamiento antiferromagnético entre los triangulenos. En 2021, un equipo internacional de investigadores informó sobre la fabricación de [3]cadenas de espín cuántico basadas en trianguleno sobre una superficie de oro, [15] donde se observaron firmas tanto de fraccionamiento de espín como de brecha de Haldane.

Referencias

  1. ^ IUPAC , Compendio de terminología química , 2ª ed. (el "Libro de Oro") (1997). Versión corregida en línea: (2006–) "biradical". doi :10.1351/libro de oro.B00671
  2. ^ "trianguleno | C22H12 | ChemSpider". www.chemspider.com . Consultado el 19 de febrero de 2017 .
  3. ^ Ball, Philip (febrero de 2017). "El escurridizo trianguleno creado moviendo átomos uno a la vez". Naturaleza . 542 (7641): 284–285. Código Bib :2017Natur.542..284B. doi : 10.1038/naturaleza.2017.21462 . PMID  28202993. S2CID  4398214.
  4. ^ abc Pavliček, Niko; Mistry, Anish; Majzik, Zsolt; Moll, Nikolaj; Meyer, Gerhard; Fox, David J.; Gross, Leo (abril de 2017). «Síntesis y caracterización de trianguleno» (PDF) . Nanotecnología de la naturaleza . 12 (4): 308–311. Código Bib : 2017NatNa..12..308P. doi :10.1038/nnano.2016.305. PMID  28192389.
  5. ^ Morita, Yasushi; Suzuki, Shûichi; Sato, Kazunobu; Takui, Takeji (2011). "Química de espín orgánico sintético para fragmentos de grafeno de capa abierta estructuralmente bien definidos". Química de la Naturaleza . 3 (3): 197–204. Código Bib : 2011NatCh...3..197M. doi :10.1038/nchem.985. PMID  21336324.
  6. ^ abc Fernández-Rossier, J.; Palacios, JJ (23 de octubre de 2007). "Magnetismo en nanoislas de grafeno". Cartas de revisión física . 99 (17): 177204. arXiv : 0707.2964 . Código Bib : 2007PhRvL..99q7204F. doi :10.1103/PhysRevLett.99.177204. hdl : 10045/25254 . PMID  17995364. S2CID  9697828.
  7. ^ Wang, Wei L.; Meng, Sheng; Kaxiras, Efthimios (1 de enero de 2008). "NanoFlakes de grafeno con gran giro". Nano Letras . 8 (1): 241–245. Código Bib : 2008NanoL...8..241W. doi :10.1021/nl072548a. PMID  18052302.
  8. ^ Güçlü, ANUNCIO; Potasz, P.; Voznyy, O.; Korkusinski, M.; Hawrylak, P. (10 de diciembre de 2009). "Magnetismo y correlaciones en capas degeneradas fraccionariamente llenas de puntos cuánticos de grafeno". Cartas de revisión física . 103 (24): 246805. arXiv : 0907.5431 . Código Bib : 2009PhRvL.103x6805G. doi : 10.1103/PhysRevLett.103.246805. PMID  20366221. S2CID  18754119.
  9. ^ Ortíz, Ricardo; Boto, Roberto A.; García-Martínez, Noel; Sancho García, Juan C.; Melle-Franco, Manuel; Fernández-Rossier, Joaquín (11 de septiembre de 2019). "Reglas de intercambio para hidrocarburos dirradicales conjugados π". Nano Letras . 19 (9): 5991–5997. arXiv : 1906.08544 . Código Bib : 2019NanoL..19.5991O. doi : 10.1021/acs.nanolett.9b01773. PMID  31365266. S2CID  195218794.
  10. ^ Lieb, Elliott H. (6 de marzo de 1989). "Dos teoremas del modelo de Hubbard". Cartas de revisión física . 62 (10): 1201-1204. Código bibliográfico : 1989PhRvL..62.1201L. doi :10.1103/PhysRevLett.62.1201. PMID  10039602.
  11. ^ Mishra, Shantanu; Beyer, Doreen; Eimre, Kristjan; Liu, Junzhi; Berger, Reinhard; Gröning, Oliver; Pignedoli, Carlo A.; Mullen, Klaus; Fasel, romano; Feng, Xinliang; Ruffieux, Pascal (10 de julio de 2019). "Síntesis y caracterización de π-trianguleno extendido" (PDF) . Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 141 (27): 10621–10625. doi : 10.1021/jacs.9b05319. PMID  31241927. S2CID  195696890.
  12. ^ Su, Jie; Telychko, Mykola; Hu, Pan; Macam, Gennevieve; Mutombo, Pingo; Zhang, Hejian; Bao, Yang; Cheng, colmillo; Huang, Zhi-Quan; Qiu, Zhizhan; Bronceado, Sherman JR; Lin, Hsin; Jelínek, Pavel; Chuang, Feng-Chuan; Wu, Jishan; Lu, Jiong (julio de 2019). "Síntesis ascendente atómicamente precisa de trianguleno [5] π extendido". Avances científicos . 5 (7): eaav7717. Código Bib : 2019SciA....5.7717S. doi : 10.1126/sciadv.aav7717 . PMC 6660211 . PMID  31360763. 
  13. ^ Mishra, Shantanu; Xu, Kun; Eimre, Kristjan; Komber, Hartmut; Mamá, Ji; Pignedoli, Carlo A.; Fasel, romano; Feng, Xinliang; Ruffieux, Pascal (2021). "Síntesis y caracterización de [7] trianguleno". Nanoescala . 13 (3): 1624-1628. doi :10.1039/d0nr08181g. PMID  33443270. S2CID  231605335.
  14. ^ Mishra, Shantanu; Beyer, Doreen; Eimre, Kristjan; Ortíz, Ricardo; Fernández-Rossier, Joaquín; Berger, Reinhard; Gröning, Oliver; Pignedoli, Carlo A.; Fasel, romano; Feng, Xinliang; Ruffieux, Pascal (13 de julio de 2020). "Magnetismo colectivo totalmente de carbono en dímeros de trianguleno". Edición internacional Angewandte Chemie . 59 (29): 12041–12047. arXiv : 2003.00753 . doi :10.1002/anie.202002687. PMC 7383983 . PMID  32301570. 
  15. ^ Mishra, Shantanu; Catarina, Gonzalo; Wu, Fupeng; Ortíz, Ricardo; Jacob, David; Eimre, Kristjan; Mamá, Ji; Pignedoli, Carlo A.; Feng, Xinliang; Ruffieux, Pascal; Fernández-Rossier, Joaquín; Fasel, Roman (13 de octubre de 2021). "Observación de excitaciones de bordes fraccionales en cadenas de espín de nanografeno". Naturaleza . 598 (7880): 287–292. arXiv : 2105.09102 . Código Bib :2021Natur.598..287M. doi :10.1038/s41586-021-03842-3. PMID  34645998. S2CID  234777902.