可充電電池—在它消失之前捕獲自由基分子

基礎科學研究所的研究人員設法通過控制自由基，來穩(wěn)定可再充電電池的短壽命離子。

【圖注】核（肟）用環(huán)狀結構（NHC）穩(wěn)定，分子的其余部分易于擴展。通過單晶X射線衍射實驗表征該分子結構。

在大多數(shù)分子中，每個電子都會找到一個配對的伴侶，而自由基分子中的一些電子則是孤立不成對的。這種配置賦予自由基具有一些不尋常和有趣的性質，一旦自由基與其他分子反應或相互作用就會消失?；蚩茖W研究所（IBS，韓國）的自組裝和復雜性研究中心的研究人員已成功合成了四個自由基，相對穩(wěn)定的自由基是很難實現(xiàn)的，因為它們在一瞬間就會發(fā)生反應和變化產生新的穩(wěn)定自由基。

與其他分子不同，一些自由基具有自旋排列，此種排列方式賦予它們鐵磁性，這意味著它們可以被磁場吸引。由于這些獨特的性質，自由基可在各種領域找到應用，例如可充電電池，分子自旋電子學和分子磁學。

IBS科學家利用N－雜環(huán)卡賓（NHCs）制定了穩(wěn)定肟自由基的策略，因為后者可以共享電子來穩(wěn)定自由基的不成對電子。這個研究結果是特別有趣的，已知有機自由基是非常難以合成的，因為它們比含有金屬的自由基更不穩(wěn)定。

通過Pohang加速器實驗室的單晶X射線衍射分析證實了其自由基結構，并通過電子順磁共振來驗證其性質。實驗結果與密度泛函理論一致。同樣的研究小組最近還穩(wěn)定了三氮烯基自由基，并將其用作可充電鋰離子電池的陰極材料。未來，研究人員將面臨生產更多尚未合成的激進化學品的挑戰(zhàn)。