Una reacción de tipo dominó, comúnmente utilizada en diversos campos como la química orgánica sintética y la ingeniería de materiales, ahora se está aplicando a la química redox. Para ampliar el concepto de fichas de dominó a la química redox, científicos de la Universidad de Hokkaido diseñaron y sintetizaron un quinodimetano (QD) dimérico con un espaciador de ditiina no plano.
El desafío de los procesos redox para lograr reacciones dominó es generar especies cargadas eléctricamente durante la transferencia de electrones, que pueden obstaculizar otras respuestas debido a interacciones electrostáticas.
Para abordar los desafíos de los procesos redox, los investigadores desarrollaron una molécula de dos partes que sufre un cambio estructural sustancial cuando una parte cambia entre sus estados eléctricamente neutro (reducido) y cargado positivamente (oxidado). Este cambio de estructura influye en la otra parte de la molécula, aumentando su probabilidad de sufrir oxidación en una reacción de tipo dominó.
La molécula diseñada incluye dos grandes unidades redox activas unidas por una estructura flexible y no plana de átomos de azufre. Cuando uno pierde electrones (oxidados), gana dos cargas positivas, que sirven como disparador que hace que la otra parte de la molécula gire alrededor del núcleo. El estado electrónico alterado en esta forma retorcida facilita el proceso de oxidación en el grupo adyacente, provocando un efecto dominó.
El desencadenamiento inicial de la reacción puede inducirse mediante un aumento de temperatura, proporcionando así un método controlable. Aunque el efecto se demostró dentro de una molécula de dos partes, los investigadores prevén su uso potencial para propagar transformaciones redox en forma de ondas en moléculas más grandes con múltiples unidades «dominó» unidas.
Las posibles aplicaciones de este descubrimiento incluyen componentes a nanoescala en sensores y sistemas informáticos químicos, así como aplicaciones en nuevos sistemas de baterías para respaldar la transición a tecnologías de energía renovable. Sin embargo, es probable que en el futuro existan aplicaciones prácticas.
El químico Yusuke Ishigaki del equipo Hokkaido dicho, «El control que ofrecen la calefacción y la refrigeración podría utilizarse en muchas áreas para fabricar nuevos materiales con propiedades electrónicas intercambiables, en particular aquellas que implican transferencia multielectrónica».
«Fue muy desafiante, pero también muy satisfactorio, demostrar lo que nadie había logrado antes, y ahora esperamos pasar a sistemas más grandes y complejos que impliquen una mayor transferencia de electrones».
Referencia de la revista:
- Takashi Harimoto et al. Reacción domino-redox inducida por un cambio conformacional desencadenado electroquímicamente. Edición internacional Angewandte Chemie. YO: 10.1002/ane.202316753
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