15.06.2020 - Ruhr-Universität Bochum (RUB)

Un inusual compuesto de cobalto

Interesante para aplicaciones en el campo de la producción de pilas o acumuladores

Buscando compuestos de cobalto pequeños pero estables, un equipo ha descubierto un complejo que es relevante para la investigación de materiales y exhibe propiedades que no han sido reportadas por casi 50 años para un compuesto similar.

Un equipo de investigación de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) y de la Universidad de Carleton en Ottawa ha fabricado un novedoso y muy versátil compuesto de cobalto. Las moléculas del compuesto son estables, extremadamente compactas y tienen un bajo peso molecular, de modo que pueden ser evaporadas para la producción de películas delgadas. Por consiguiente, son de interés para aplicaciones como la producción de baterías o acumuladores. Debido a su especial geometría, el compuesto también tiene una configuración de espín muy inusual de ½. Un compuesto de cobalto como ese fue descrito por última vez en 1972.

La geometría hace la diferencia

"Los pocos compuestos de cobalto(IV) conocidos exhiben una alta inestabilidad térmica y son muy sensibles a la exposición al aire y a la humedad. Esto impide su aplicación como sistemas modelo para estudios amplios de reactividad o como precursores en la síntesis de materiales", explica el autor principal David Zanders del grupo de investigación de química de materiales inorgánicos de Bochum, dirigido por la profesora Anjana Devi. En su proyecto binacional de doctorado en curso, acordado por la Universidad del Ruhr y la Universidad de Carleton mediante un acuerdo Cotutelle, David Zanders y sus colegas canadienses, el profesor Seán Barry y Goran Bačić, descubrieron un compuesto de cobalto (IV) que no sólo posee las propiedades mencionadas anteriormente, sino que también exhibe una estabilidad inusualmente alta.

Basándose en estudios teóricos, los investigadores demostraron que una incrustación casi ortogonal del átomo central de cobalto en un entorno tetraédrico de átomos conectados -los llamados ligandos- es la clave para estabilizar el compuesto. Esta disposición geométrica específica dentro de las moléculas del nuevo compuesto también refuerza el inusual espín de electrones del átomo central de cobalto. "Bajo estas circunstancias extraordinarias, el spin sólo puede ser ½", señala David Zanders. Un compuesto de cobalto con este estado de espín y geometría similar no ha sido descrito durante casi 50 años.

Tras una serie de experimentos, el equipo también demostró que el compuesto tiene una gran volatilidad y puede ser evaporado a temperaturas de hasta 200 grados centígrados sin prácticamente ninguna descomposición, lo que es inusual en el caso del cobalto(IV).

Prometedor candidato para las capas ultrafinas

Las moléculas individuales del compuesto se acoplan a las superficies de manera controlable después de la evaporación. "Así, se ha cumplido el requisito más fundamental de un precursor potencial para la deposición de capas atómicas", afirma Seán Barry. "Esta técnica ha ganado cada vez más importancia en la fabricación de materiales y dispositivos industriales, y nuestro compuesto de cobalto (IV) es el primero de su clase que es apto para este propósito". "Nuestro descubrimiento es aún más emocionante, ya que se considera que los óxidos y sulfuros de cobalto de gran valor tienen un gran potencial para los sistemas modernos de baterías o la microelectrónica", añade Anjana Devi. Tras frecuentes cargas y descargas, los electrodos de las baterías recargables se vuelven cada vez más inestables, por lo que los investigadores buscan materiales más estables y, en consecuencia, más duraderos para ellas. Al mismo tiempo, también se centran en el uso de nuevas técnicas de fabricación.

"Esta colaboración binacional, que fue iniciada por David Zanders, ha reunido la creatividad y la experiencia complementaria de los ingenieros químicos de Bochum y Ottawa. Todo esto ha producido resultados inesperados y fue ciertamente la clave del éxito", concluye Anjana Devi.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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