El paramagnético mejora la relajación nuclear del H2 en disolventes orgánicos y en H2@C60

Área de la Ciencia:

• Química Física es la química física.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Química supramolecular de las moléculas.

Sus antecedentes:

• La relajación de la rejilla de espín (R1) es crucial para comprender las interacciones moleculares en solución.
• Los radicales paramagnéticos de nitróxido son sondas efectivas para el estudio de la dinámica de la relajación.
• Los fullerenos endohedrales como el H2@C60 ofrecen entornos únicos para las moléculas encapsuladas.

Objetivo del estudio:

• Para cuantificar la relajación bimolecular de la red de espín (relaxividad) de H2 y H2@C60 en presencia de radicales de nitróxido.
• Investigar la influencia de la encapsulación del fullereno en la interacción entre el H2 y los paramagnéticos externos.
• Explorar los mecanismos subyacentes responsables de los cambios observados en la relaxividad.

Principales métodos:

• Medición de la relaxividad (R1) del protón (1H) y del carbono-13 (13C) utilizando espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN).
• Análisis de los datos de relaxividad utilizando un modelo de esfera externa para la relajación de espín bimolecular.
• Cálculo de las distancias de encuentro (d) entre radicales y moléculas.

Principales resultados:

• Se observó una mejora de 5 veces en la relaxividad para H2@C60 en comparación con H2 libre en condiciones idénticas.
• La relaxividad de 13C en C60 fue significativamente menor de lo esperado en relación con la relajación de 1H en H2@C60.
• Las distancias de encuentro para H2 y 13C60 fueron consistentes con los radios de van der Waals, pero sustancialmente más pequeñas para H2@C60.
• La relaxividad mejorada en H2@C60 sugiere una interacción más fuerte de lo que se predice por la distancia, posiblemente debido al acoplamiento hiperfino.

Conclusiones:

• La encapsulación de H2 dentro de C60 no lo aísla de las interacciones paramagnéticas externas; en cambio, las mejora.
• La observada relaxividad mejorada en H2@C60 apunta a una interacción más fuerte con paramagnetos de lo que se predice por la simple proximidad.
• El acoplamiento hiperfino puede contribuir a los efectos de relajación amplificada observados para H2@C60.