العلماء يحققون الموصلية المعدنية في الأغشية الرقيقة من MOF!

العلماء يحققون الموصلية المعدنية في الأغشية الرقيقة من MOF!

ماذا يحدث في عالم علم المواد؟ في إنجاز ملحوظ، تمكن الباحثون في معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT)، بالتعاون مع شركاء من ألمانيا والبرازيل، من تطوير نوع جديد من مركبات الهياكل المعدنية العضوية (MOFs). تُظهِر هذه الطبقة الرقيقة الجديدة من الأطر المعدنية العضوية، والمعروفة باسم Cu3(HHTP)2، سلوكًا مذهلاً: فهي توصل تيارًا كهربائيًا مثل المعدن، مما يقلب الافتراضات السابقة حول خصائص أشباه الموصلات لهذه المادة رأسًا على عقب. تم نشر التقدم في المجلة التجارية المحترمة آفاق المواد نشرت.

تاريخيًا، اجتذبت الأطر العضوية المعدنية اهتمامًا كبيرًا في مجالات تكنولوجيا الطاقة والإلكترونيات بسبب مساميتها العالية وقدرتها على التكيف، ولكن ظلت نقطة ضعف واحدة: انخفاض التوصيل الكهربائي. وهذا حد بشدة من استخدامه العملي في الأجهزة الإلكترونية. باستخدام طريقة التصنيع الجديدة، التي تستخدم الذكاء الاصطناعي والتوليف الآلي في مختبر يتم التحكم فيه ذاتيًا، تمكن الباحثون من تقليل الأخطاء في الأطر العضوية المعدنية التي كانت تعيق تقليديًا نقل الإلكترون. النتائج مثيرة للإعجاب: تصل موصلية الطبقة الرقيقة Cu3(HHTP)2 إلى أكثر من 200 سيمنز لكل متر عند درجة حرارة الغرفة وحتى 300 سيمنز لكل متر عند -173.15 درجة مئوية.

حقبة جديدة للإطارات المعدنية العضوية

أحد العناصر الحاسمة للتوصيل المعدني هو ما يسمى بمخروط ديراك، والذي تم تحديده في التماثل السداسي D6h للمواد ثنائية الأبعاد. تتيح هذه الخاصية للباحثين استكشاف ظواهر النقل غير العادية، مثل السوائل الدورانية ونفق كلاين، والتي من المحتمل أن تؤدي إلى ظهور تقنيات جديدة. وبفضل هذه التطورات، يمكن استخدام الأطر العضوية المعدنية في مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من أجهزة الاستشعار وحتى المواد الكمومية، مما يؤدي إلى توسيع آفاق الإلكترونيات المستقبلية بشكل كبير. تقرير من كيت يشرح بشكل أكبر من خلال وصف دور هذه المواد في الجيل القادم من المكونات الإلكترونية.

إن الجمع بين التوليف الآلي والتوصيف السريع للمواد والنمذجة النظرية يضع الأساس لمستقبل واعد للأطر العضوية المعدنية في مجال الإلكترونيات. لم يحدد الفريق بوضوح الخصائص الهيكلية للإطار المعدني Cu3(HHTP)2 فحسب، بل فهم أيضًا الآليات الأساسية للتوصيلية بشكل أفضل. ميراج نيوز يسلط الضوء على كيف يمكن لهذه الخطوة في أبحاث المواد أن تمهد الطريق لمنتجات مبتكرة.

باختصار، إن اكتشاف طبقة رقيقة معدنية موصلة من الأطر المعدنية العضوية لا يمثل علامة فارقة في علم المواد فحسب، بل لديه أيضًا القدرة على فتح فصل جديد تمامًا في مجال الإلكترونيات. في الوقت الذي تتزايد فيه الحاجة إلى حلول مادية فعالة باستمرار، قد تعني هذه التطورات الجديدة أعمالًا جيدة.