Een internationaal team van onderzoekers verbonden aan UNIST heeft een opwindende nieuwe organische netwerkstructuur geïntroduceerd die puur organisch ferromagnetisme van pure p-TCNQ zonder enige metaalverontreiniging bij kamertemperatuur laat zien. De resultaten zijn gepubliceerd in Chemo .

Deze doorbraak is geleid door professor Jong-Beom Baek en zijn onderzoeksteam in de School of the Energy and Chemical Engineering van UNIST. In de studie, het onderzoeksteam heeft een netwerkstructuur gesynthetiseerd uit de zelfpolymerisatie van tetracyanoquinodimethaan (TCNQ) monomeer. De ontworpen organische netwerkstructuur genereert stabiele neutrale radicalen.

Al meer dan twee decennia, er is wijdverbreide scepsis geweest over claims van organisch plastic ferromagnetisme, voornamelijk te wijten aan verontreiniging door overgangsmetalen. Er is veel moeite gedaan om magneten te ontwikkelen in puur organische verbindingen op basis van vrije radicalen, gedreven door zowel wetenschappelijke nieuwsgierigheid als de mogelijke toepassingen van een 'plastic magneet'. Onderzoekers hebben daarom geprobeerd de besmettingsproblemen uit te sluiten en magnetische eigenschappen van pure organische kunststoffen te realiseren.

Dit onderzoekswerk rapporteert het ontwerp, synthese en magnetische eigenschappen van een triazine-netwerkstructuur die ferromagnetisme bij kamertemperatuur aantoont dat is afgeleid van puur organisch materiaal. Het polymeernetwerk werd gerealiseerd door de zelfpolymerisatie van TCNQ in trifluormethaansulfonzuur (TFMSA) bij 155 ° C. Zeer stabiele vrije radicalen worden gegenereerd door π-bindingen rond de triazineringen te draaien en door in de glasachtige toestand van een gepolymeriseerde TCNQ (p-TCNQ) netwerkstructuur te vallen.

De aanwezigheid van ongepaarde elektronen (radicalen) in de p-TCNQ werd bevestigd door solid-state elektronenspinresonantie (ESR) spectroscopie en magnetische karakterisering onthulde de aanwezigheid van spin-½-momenten, wat leidt tot ferromagnetische ordening met een kritische temperatuur die aanzienlijk hoger is dan kamertemperatuur. De experimentele resultaten werden ondersteund door rigoureuze theoretische berekeningen om de oorsprong van organisch ferromagnetisme te verifiëren.

Deze studie is gezamenlijk uitgevoerd door Javeed Mahmood van Energy and Chemical Engineering, Jungmin Park van materiaalwetenschap en techniek, en Dongbin Shin van de afdeling Natuurkunde aan UNIST. Professor Jong-Beom Baek en professor Jung-Woo Yoo van Material Science and Engineering begeleidden het project als corresponderende auteurs van deze studie.

"Onze studie suggereert niet alleen nieuwe richtingen in organische magnetische materialen, maar biedt ook een breed scala aan mogelijkheden voor het ontwerpen van nieuwe structuren met neutrale stabiele radicalen, die ferromagnetische ordening tonen, ", zegt professor Baek. "Dit materiaal zal naar verwachting op veel gebieden de aandacht trekken vanwege de wetenschappelijke nieuwsgierigheid en de mogelijke toepassingen van plastic magneten."