Οι επιστήμονες επιτυγχάνουν μεταλλική αγωγιμότητα σε λεπτές μεμβράνες MOF!

Οι επιστήμονες επιτυγχάνουν μεταλλική αγωγιμότητα σε λεπτές μεμβράνες MOF!

Τι συμβαίνει στον κόσμο της επιστήμης των υλικών; Σε μια αξιοσημείωτη ανακάλυψη, ερευνητές του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καρλσρούης (KIT), μαζί με εταίρους από τη Γερμανία και τη Βραζιλία, ανέπτυξαν έναν νέο τύπο μεταλλικών-οργανικών ενώσεων πλαισίου (MOFs). Αυτή η νέα λεπτή μεμβράνη MOF, γνωστή ως Cu3(HHTP)2, παρουσιάζει μια εκπληκτική συμπεριφορά: άγει ηλεκτρικό ρεύμα σαν μέταλλο, ανατρέποντας προηγούμενες υποθέσεις σχετικά με τις ημιαγώγιμες ιδιότητες αυτού του υλικού. Η πρόοδος δημοσιεύτηκε στο έγκριτο εμπορικό περιοδικό Ορίζοντες Υλικών δημοσιευμένο.

Ιστορικά, τα MOF έχουν προσελκύσει μεγάλο ενδιαφέρον στους τομείς της ενεργειακής τεχνολογίας και των ηλεκτρονικών λόγω του υψηλού πορώδους και της προσαρμοστικότητάς τους, αλλά μια αδυναμία παρέμεινε: η χαμηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Αυτό περιόρισε σοβαρά την πρακτική χρήση του σε ηλεκτρονικές συσκευές. Με τη νέα μέθοδο κατασκευής, η οποία χρησιμοποιεί τεχνητή νοημοσύνη και ρομποτική σύνθεση σε ένα αυτοελεγχόμενο εργαστήριο, οι ερευνητές κατάφεραν να ελαχιστοποιήσουν τα σφάλματα στα MOF που παραδοσιακά εμπόδιζαν τη μεταφορά ηλεκτρονίων. Τα αποτελέσματα είναι εντυπωσιακά: Η αγωγιμότητα της λεπτής μεμβράνης Cu3(HHTP)2 φτάνει πάνω από 200 Siemens ανά μέτρο σε θερμοκρασία δωματίου και ακόμη και 300 Siemens ανά μέτρο στους -173,15 βαθμούς Κελσίου.

Μια νέα εποχή για τα MOF

Ένα κρίσιμο στοιχείο για τη μεταλλική αγωγιμότητα είναι ο λεγόμενος κώνος Dirac, ο οποίος εντοπίστηκε στην εξαγωνική συμμετρία D6h των 2D υλικών. Αυτή η ιδιότητα επιτρέπει στους ερευνητές να εξερευνήσουν ασυνήθιστα φαινόμενα μεταφοράς, όπως τα υγρά περιστροφής και τη σήραγγα Klein, τα οποία θα μπορούσαν ενδεχομένως να οδηγήσουν σε νέες τεχνολογίες. Χάρη σε αυτές τις προόδους, τα MOF θα μπορούσαν να βρουν χρήση σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, από αισθητήρες έως κβαντικά υλικά, διευρύνοντας σημαντικά τις προοπτικές για μελλοντικά ηλεκτρονικά. Μια αναφορά από το KIT επεξεργάζεται περαιτέρω περιγράφοντας το ρόλο αυτών των υλικών στην επόμενη γενιά ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.

Ο συνδυασμός της αυτοματοποιημένης σύνθεσης, του γρήγορου χαρακτηρισμού υλικών και της θεωρητικής μοντελοποίησης θέτει τα θεμέλια για ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον των MOF στον τομέα των ηλεκτρονικών. Η ομάδα όχι μόνο προσδιόρισε ξεκάθαρα τις δομικές ιδιότητες του Cu3(HHTP)2 MOF, αλλά κατανόησε επίσης καλύτερα τους μηχανισμούς που κρύβονται πίσω από την αγωγιμότητα. Mirage News υπογραμμίζει πώς αυτό το βήμα στην έρευνα υλικών θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για καινοτόμα προϊόντα.

Συνοπτικά, η ανακάλυψη μιας μεταλλικής αγώγιμης λεπτής μεμβράνης MOF όχι μόνο αντιπροσωπεύει ένα ορόσημο στην επιστήμη των υλικών, αλλά έχει επίσης τη δυνατότητα να ανοίξει ένα εντελώς νέο κεφάλαιο στην ηλεκτρονική. Σε μια εποχή που η ανάγκη για αποτελεσματικές λύσεις υλικών αυξάνεται συνεχώς, αυτές οι νέες εξελίξεις θα μπορούσαν να σημαίνουν καλή επιχειρηματική δραστηριότητα.