STABIEL DIRADICAAL BIEDT UITZICHT OP ORGANISCHE MAGNETEN

In een nieuw molecuul van boor- en fluoratomen komen stabiel twee losse elektronen voor, zonder dat die samen een chemische binding vormen. Het team van Amerikaanse, Franse en Duitse scheikundigen dat dit `diradicaal' synthetiseerde, denkt dat deze vinding op den duur organische materialen met bijzondere magnetische eigenschappen kan opleveren (Science, 8 maart).

Een chemische binding, de band tussen twee atomen in een molecuul die in chemische formules wordt aangegeven met een streepje, bestaat uit twee gekoppelde elektronen met tegenovergestelde draaiing. Volgens de op die schaal geldende quantummechanische wetten is zo'n gekoppeld elektronenpaar energetisch voordeliger dan twee vrije elektronen, wat de reden is dat chemische bindingen kunnen bestaan.

Een molecuul met een ongekoppeld elektron, een radicaal, is dan ook meestal geen lang leven beschoren. Vrije radicalen reageren razendsnel met omringende moleculen. Wel zijn er sinds een eeuw stabiele radicalen bekend, waarin het vrije elektron afgeschermd wordt door andere onderdelen van het molecuul.

Het nieuwe molecuul draagt niet alleen twee radicalen. Beide elektronen hebben ook nog eens een tegengestelde draaiing. Eerdere diradicalen met deze eigenschap, met een ring van koolstofatomen, vormden binnen duizendsten van een seconde een chemische binding.

De gele kristallen zijn op betrekkelijk eenvoudige wijze gesynthetiseerd uit twee grondstoffen. Het centrale onderdeel is een vierhoekige ring van boor- en fosforatomen. De losse elektronen zitten op de booratomen, schuin tegenover elkaar en goed van elkaar gescheiden.

Het gescheiden houden van de elektronen wordt daarnaast nog bevorderd doordat de fosforatomen hun bindingen liever in één vlak houden. Daardoor is de vierhoek weinig flexibel, en niet geneigd om dubbel te klappen, wat de booratomen dichter bij elkaar zou brengen.

Ook de speciaal uitgezochte vrij grote chemische groepen die aan de centrale ring vastzitten, bevorderen de stabiliteit van de twee losse elektronen.

Radicalen zijn van nut in veel chemische reacties, en dit resultaat zou de weg kunnen wijzen naar polyradicalen, moleculen met vele losse elektronen, die ook bij kamertemperatuur stabiel zijn.

Onder de juiste omstandigheden kunnen die interessante magnetische eigenschappen hebben. Een organische magneet bijvoorbeeld zou lichter en goedkoper zijn dan de huidige metalen magneten, en bovendien geen stroom geleiden. Eind vorig jaar verrasten natuurkundigen met een Nature-artikel over een magneet van puur koolstof. Het was de eerste organische magneet die het ook deed bij kamertemperatuur, maar het werkingsmechanisme ervan is nog niet opgehelderd.