Триангулен
| |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
Дибензо[ cd , mn ]пирен-4,8-диил | |
| Другие имена
[3]Триангулен
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
ПабХим CID
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| С 22 Ч 12 | |
| Молярная масса | 276.338 g·mol −1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Триангулен (также известный как углеводород Клара) представляет собой наименьший в триплетном основном состоянии полибензеноид . [ 1 ] Он существует в виде бирадикала с химической формулой C.
2222 часа
12 . [ 2 ] Впервые гипотезу об этом высказал чешский химик Эрих Клар в 1953 году. [ 3 ] Его первый подтвержденный синтез был опубликован в февральском номере журнала Nature Nanotechnology за 2017 год в рамках проекта, возглавляемого исследователями Дэвидом Фоксом и Анишем Мистри из Университета Уорика в сотрудничестве с IBM . [ 4 ] Другие попытки японских исследователей увенчались успехом только в создании замещенных производных триангулена. [ 5 ]
В результате шестистадийного синтеза были получены два изомера дигидротриангулена, которые затем были осаждены на ксеноновую или медную основу. Исследователи использовали комбинированный сканирующий туннельный и атомно-силовой микроскоп (СТМ/АСМ) для удаления отдельных атомов водорода . Синтезированная молекула триангулена оставалась стабильной в условиях высокого вакуума и низких температур в течение четырех дней, что дало ученым достаточно времени для ее характеристики (также с использованием СТМ/АСМ). [ 4 ]
[ n ] Триангулены
[ редактировать ]Триангулен, как определено здесь, является членом более широкого класса [ n ] триангуленов, где n — количество шестиугольников вдоль края молекулы. Таким образом, триангулен также можно называть [3]триангуленом.
Теория
[ редактировать ]Тщательное описание молекулярных орбиталей [ n ] триангуленов предсказывает [ 6 ] что [ n ]триангулены имеют ( n - 1) неспаренные электроны, которые связаны с ( n - 1) несвязывающими состояниями. С учетом электрон-электронных взаимодействий теория предсказывает [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] основного состояния что полное спиновое квантовое число S [ n ]триангуленов равно S = п - 1 / 2 . Таким образом, предсказано, что [3]триангулены будут иметь основное состояние S = 1. Предсказывается, что внутримолекулярное обменное взаимодействие в триангулене, определяющее разность энергий между основным состоянием S = 1 и возбужденным состоянием S = 0, будет наибольшим. [ 9 ] среди всех дирадикалов полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) из-за максимального перекрытия волновой функции неспаренных электронов.
Спин основного состояния [ n ]триангуленов можно объяснить [ 6 ] в терминах теоремы [ 10 ] Эллиота Х. Либа , который связывает для двудольной решетки спин основного состояния модели Хаббарда при половинном заполнении с дисбалансом подрешетки.
Эксперименты
[ редактировать ]]триангуленов на поверхности в сверхвысоком вакууме К настоящему времени синтез [ n с n = 3, [ 4 ] 4, [ 11 ] 5 [ 12 ] и 7 [ 13 ] (крупнейший на сегодняшний день гомолог триангулена). Кроме того, на поверхности синтезируются димеры [3]триангулена. [ 14 ] Сообщалось также, что спектроскопия неупругого электронного туннелирования прямо свидетельствует о сильной антиферромагнитной связи между триангуленами. В 2021 году международная группа исследователей сообщила об изготовлении квантовых спиновых цепочек на основе [3] триангулена на поверхности золота. [ 15 ] где наблюдались признаки как спиновой фракционализации, так и щели Холдейна.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « бирадикал ». дои : 10.1351/goldbook.B00671
- ^ «триангулен | C22H12 | ChemSpider» . www.chemspider.com . Проверено 19 февраля 2017 г.
- ^ Болл, Филип (февраль 2017 г.). «Неуловимый триангулен, созданный перемещением атомов по одному» . Природа . 542 (7641): 284–285. Бибкод : 2017Natur.542..284B . дои : 10.1038/nature.2017.21462 . ПМИД 28202993 . S2CID 4398214 .
- ^ Перейти обратно: а б с Павличек, Нико; Мистри, Аниш; Майзик, Жолт; Молл, Николай; Мейер, Герхард; Фокс, Дэвид Дж.; Гросс, Лео (апрель 2017 г.). «Синтез и характеристика триангулена» (PDF) . Природные нанотехнологии . 12 (4): 308–311. Бибкод : 2017НатНа..12..308П . дои : 10.1038/nnano.2016.305 . ПМИД 28192389 .
- ^ Морита, Ясуши; Сузуки, Шуичи; Сато, Казунобу; Такуи, Такеджи (2011). «Синтетическая органическая спиновая химия для структурно четко определенных фрагментов графена с открытой оболочкой». Природная химия . 3 (3): 197–204. Бибкод : 2011НатЧ...3..197М . дои : 10.1038/nchem.985 . ПМИД 21336324 .
- ^ Перейти обратно: а б с Фернандес-Россье, Дж.; Паласиос, Джей-Джей (23 октября 2007 г.). «Магнетизм в графеновых наноостровках». Письма о физических отзывах . 99 (17): 177204. arXiv : 0707.2964 . Бибкод : 2007PhRvL..99q7204F . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.177204 . hdl : 10045/25254 . ПМИД 17995364 . S2CID 9697828 .
- ^ Ван, Вэй Л.; Мэн, Шэн; Каширас, Эфтимиос (1 января 2008 г.). «Графеновые нанохлопья с большим спином». Нано-буквы . 8 (1): 241–245. Бибкод : 2008NanoL...8..241W . дои : 10.1021/nl072548a . ПМИД 18052302 .
- ^ Гючлю, AD; Поташ, П.; Возный, О.; Коркусински, М.; Гаврилак, П. (10 декабря 2009 г.). «Магнетизм и корреляции во фракционно-заполненных вырожденных оболочках графеновых квантовых точек». Письма о физических отзывах . 103 (24): 246805. arXiv : 0907.5431 . Бибкод : 2009PhRvL.103x6805G . doi : 10.1103/PhysRevLett.103.246805 . ПМИД 20366221 . S2CID 18754119 .
- ^ Ортис, Рикардо; Бото, Роберто А.; Гарсиа-Мартинес, Ноэль; Санчо-Гарсия, Хуан К.; Мелле-Франко, Мануэль; Фернандес-Россье, Хоакин (11 сентября 2019 г.). «Правила обмена дирадикальных π-сопряженных углеводородов». Нано-буквы . 19 (9): 5991–5997. arXiv : 1906.08544 . Бибкод : 2019NanoL..19.5991O . дои : 10.1021/acs.nanolett.9b01773 . ПМИД 31365266 . S2CID 195218794 .
- ^ Либ, Эллиот Х. (6 марта 1989 г.). «Две теоремы о модели Хаббарда». Письма о физических отзывах . 62 (10): 1201–1204. Бибкод : 1989PhRvL..62.1201L . дои : 10.1103/PhysRevLett.62.1201 . ПМИД 10039602 .
- ^ Мишра, Шантану; Бейер, Дорин; Эймре, Кристиан; Лю, Цзюньчжи; Бергер, Рейнхард; Грининг, Оливер; Пиньедоли, Карлос А.; Маллен, Клаус; Фазель, Роман; Фэн, Синьлян; Руффье, Паскаль (10 июля 2019 г.). «Синтез и характеристика π-расширенного триангулена» (PDF) . Журнал Американского химического общества . 141 (27): 10621–10625. дои : 10.1021/jacs.9b05319 . ПМИД 31241927 . S2CID 195696890 .
- ^ Су, Цзе; Теличко, Николай; Ху, Пан; Макам, Женевьева; Мутомбо, Пинго; Чжан, Хэцзянь; Бао, Ян; Ченг, Фанг; Хуан, Чжи-Цюань; Цю, Чжижан; Тан, Шерман-младший; Линь, Синь; Елинек, Павел; Чуан, Фэн-Чуань; Ву, Цзишань; Лу, Цзюн (июль 2019 г.). «Атомно точный восходящий синтез π-расширенного [5] триангулена» . Достижения науки . 5 (7): eaav7717. Бибкод : 2019SciA....5.7717S . дои : 10.1126/sciadv.aav7717 . ПМК 6660211 . ПМИД 31360763 .
- ^ Мишра, Шантану; Сюй, Кун; Эймре, Кристиан; Комбер — Харту; Ма, Джи; Пиньедоли, Карлос А.; Фазель, Роман; Фэн, Синьлян; Руффье, Паскаль (2021). «Синтез и характеристика [7] триангулена». Наномасштаб . 13 (3): 1624–1628. дои : 10.1039/d0nr08181g . ПМИД 33443270 . S2CID 231605335 .
- ^ Мишра, Шантану; Бейер, Дорин; Эймре, Кристьян; Ортис, Рикардо; Фернандес-Россье, Хоакин; Бергер, Рейнхард; Грёнинг, Оливер; Пиньедоли, Карло А.; Фасель, Роман; Фэн, Синьлян; Руффье, Паскаль (13 июля 2020 г.). «Коллективный всеуглеродный магнетизм в димерах триангулена» . Angewandte Chemie, международное издание . 59 (29): 12041–12047. arXiv : 2003.00753 . дои : 10.1002/anie.202002687 . ПМЦ 7383983 . ПМИД 32301570 .
- ^ Мишра, Шантану; Екатерина, Гонсало; Ву, Фупенг; Ортис, Ричард; Джейкоб, Дэвид; Эймре, Кристиан; Ма, Вода; Пиньедоли, Карлос А.; Фэн, Синьлян; Руффье, Паскаль; Фернандес-Россье, Хоакин; Фазель, Роман (13 октября 2021 г.). «Наблюдение дробных краевых возбуждений в спиновых цепочках нанографена». Природа 598 (7880): 287–292. arXiv : 2105.09102 . Бибкод : 2021Природа.598..287М . дои : 10.1038/ s41586-021-03842-3 ПМИД 34645998 . S2CID 234777902 .