Tutkijat saavuttavat metallisen johtavuuden MOF-ohutkalvoissa!

Tutkijat saavuttavat metallisen johtavuuden MOF-ohutkalvoissa!

Mitä materiaalitieteen maailmassa tapahtuu? Merkittävänä läpimurtona Karlsruhen teknologiainstituutin (KIT) tutkijat ovat yhdessä saksalaisten ja brasilialaisten kumppaneiden kanssa kehittäneet uudentyyppisiä metalli-orgaanisia kehysyhdisteitä (MOF). Tällä uudella MOF-ohutkalvolla, joka tunnetaan nimellä Cu3(HHTP)2, on hämmästyttävä käyttäytyminen: se johtaa sähkövirtaa kuin metalli, mikä muuttaa aiemmat oletukset tämän materiaalin puolijohtavista ominaisuuksista. Edistyminen julkaistiin arvostetussa ammattilehdessä Materiaalit Horisontit julkaistu.

Historiallisesti MOF:t ovat herättäneet suurta kiinnostusta energiateknologian ja elektroniikan aloilla korkean huokoisuutensa ja sopeutumiskykynsä vuoksi, mutta yksi heikkous on säilynyt: alhainen sähkönjohtavuus. Tämä rajoitti voimakkaasti sen käytännön käyttöä elektronisissa laitteissa. Uudella valmistusmenetelmällä, joka käyttää tekoälyä ja robottisynteesiä itseohjautuvassa laboratoriossa, tutkijat pystyivät minimoimaan virheet MOF:issa, jotka perinteisesti estivät elektronien kuljetusta. Tulokset ovat vaikuttavia: Cu3(HHTP)2-ohutkalvon johtavuus saavuttaa yli 200 Siemensiä/metri huoneenlämmössä ja jopa 300 Siemensiä/metri -173,15 celsiusasteessa.

Uusi aikakausi MOF:ille

Tärkeä elementti metallinjohtavuudelle on ns. Dirac-kartio, joka tunnistettiin 2D-materiaalien kuusikulmainen D6h-symmetria. Tämän ominaisuuden ansiosta tutkijat voivat tutkia epätavallisia kuljetusilmiöitä, kuten spinnesteitä ja Klein-tunnelointia, jotka voivat mahdollisesti johtaa uusiin teknologioihin. Näiden edistysten ansiosta MOF:t voisivat löytää käyttöä monenlaisissa sovelluksissa antureista kvanttimateriaaleihin, mikä laajentaa huomattavasti tulevaisuuden elektroniikan mahdollisuuksia. Raportti KIT:ltä tarkentaa edelleen kuvaamalla näiden materiaalien roolia seuraavan sukupolven elektronisissa komponenteissa.

Automatisoidun synteesin, nopean materiaalin karakterisoinnin ja teoreettisen mallintamisen yhdistelmä luo perustan lupaavalle MOF:n tulevaisuudelle elektroniikan alalla. Ryhmä ei ainoastaan ​​tunnistanut selvästi Cu3(HHTP)2 MOF:n rakenteellisia ominaisuuksia, vaan myös ymmärsi paremmin johtavuuden taustalla olevia mekanismeja. Mirage-uutisia korostaa, kuinka tämä materiaalitutkimuksen vaihe voisi tasoittaa tietä innovatiivisille tuotteille.

Yhteenvetona voidaan todeta, että metallia johtavan MOF-ohutkalvon löytäminen ei ole vain virstanpylväs materiaalitieteessä, vaan sillä on myös mahdollisuus avata kokonaan uusi luku elektroniikassa. Aikana, jolloin tarve tehokkaille materiaaliratkaisuille kasvaa jatkuvasti, tämä uusi kehitys voi tarkoittaa hyvää liiketoimintaa.