Borium heeft een scala aan toepassingen, van wasbleekmiddelen tot hittebestendig glas en keramiek. Chemici aan de Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) in Beieren, Duitsland, hebben een bijzondere interesse in de chemie van dit element en doen al jaren onderzoek naar de fundamentele eigenschappen van borium. Deze onderzoekers zijn er nu in geslaagd moleculen met meerdere bindingen tussen booratomen te verdraaien, wat leidt tot ongewoon stabiele biradicalen.

Biradicalen zijn meestal zeer reactieve moleculen. Ze worden gegenereerd in energetische processen zoals verbranding en zijn normaal gesproken zo kortstondig dat ze niet kunnen worden geïsoleerd of bestudeerd met traditionele methoden van chemische analyse.

De nieuwe biradicalen die bij de JMU zijn voorbereid, zijn dramatisch anders, echter. Het zijn vaste verbindingen en bleken wekenlang stabiel te zijn. "We hebben nu modelverbindingen in de hand die we kunnen bestuderen zonder te haasten, " legt prof. Holger Braunschweig van het Instituut voor Anorganische Chemie uit. De resultaten zijn gepresenteerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Voor een lange tijd, scheikundigen hebben geprobeerd te verdraaien, vervormen en verbreken dubbele bindingen tussen atomen met slechts beperkt succes. Het JMU-team heeft nu de droom om een ​​dubbele binding 90 graden te draaien werkelijkheid gemaakt. De Würzburg-onderzoekers hadden aanvankelijk verwacht dat ze uit hun reacties diborenen zouden verkrijgen. De producten hadden dubbele bindingen moeten hebben tussen hun booratomen, zoals normaal het geval zou zijn. In plaats daarvan, ze verkregen moleculen met dubbele bindingen tussen de atomen die 90 graden waren gedraaid, en daardoor helemaal kapot.

Het resultaat van de experimenten was de synthese van ongewoon stabiele biradicalen. "Als een molecuul tegen zijn wil wordt verdraaid, het wordt meestal minder stabiel, en ook reactiever, " legt Julian Böhnke uit, promovendus aan de JMU en eerste auteur van de publicatie in Natuurcommunicatie . "De stabiliteit van de moleculen is te wijten aan het feit dat ze biradicalen zijn in hun elektronische grondtoestand, ondanks hun twee ongepaarde elektronen, " zegt Braunschweig. "Deze structuur was volkomen onverwacht."

Toepassingen van de moleculen zijn nog ver weg, volgens prof. Braunschweig. Als ze in een polymeer materiaal zouden kunnen worden geïnstalleerd, hun gebruik in organische elektronica zou een mogelijkheid kunnen worden. Echter, Volgens Braunschweig is dit nog ver weg. De volgende stap voor de JMU-chemici is om te testen of vergelijkbare stabiele biradicalen kunnen worden bereid met dubbele bindingen tussen boor en koolstof.