Wetenschappers bereiken metallische geleidbaarheid in dunne MOF-films!

Wetenschappers bereiken metallische geleidbaarheid in dunne MOF-films!

Wat gebeurt er in de wereld van de materiaalkunde? In een opmerkelijke doorbraak hebben onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT), samen met partners uit Duitsland en Brazilië, een nieuw type metaal-organische raamwerkverbindingen (MOF's) ontwikkeld. Deze nieuwe dunne MOF-film, bekend als Cu3(HHTP)2, vertoont een verbazingwekkend gedrag: het geleidt elektrische stroom als een metaal, wat eerdere aannames over de halfgeleidende eigenschappen van dit materiaal op zijn kop zet. De voortgang werd gepubliceerd in het gerespecteerde vakblad Materialenhorizonnen gepubliceerd.

Historisch gezien hebben MOF's grote belangstelling getrokken op het gebied van energietechnologie en elektronica vanwege hun hoge porositeit en aanpassingsvermogen, maar één zwakte is gebleven: lage elektrische geleidbaarheid. Dit beperkte het praktische gebruik ervan in elektronische apparaten ernstig. Met de nieuwe productiemethode, die gebruik maakt van AI en robotsynthese in een zelfgestuurd laboratorium, konden de onderzoekers fouten in de MOF's minimaliseren die traditioneel het elektronentransport belemmerden. De resultaten zijn indrukwekkend: de geleidbaarheid van de Cu3(HHTP)2 dunne film bereikt ruim 200 Siemens per meter bij kamertemperatuur en zelfs 300 Siemens per meter bij -173,15 graden Celsius.

Een nieuw tijdperk voor MOF's

Een cruciaal element voor metallische geleidbaarheid is de zogenaamde Dirac-kegel, die werd geïdentificeerd in de hexagonale D6h-symmetrie van de 2D-materialen. Deze eigenschap stelt onderzoekers in staat ongebruikelijke transportfenomenen zoals spinvloeistoffen en Klein-tunneling te onderzoeken, die mogelijk aanleiding zouden kunnen geven tot nieuwe technologieën. Dankzij deze vooruitgang konden MOF's worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, van sensoren tot kwantummaterialen, waardoor de vooruitzichten voor toekomstige elektronica aanzienlijk werden vergroot. Een rapport van KIT werkt dit verder uit door de rol van deze materialen in de volgende generatie elektronische componenten te beschrijven.

De combinatie van geautomatiseerde synthese, snelle materiaalkarakterisering en theoretische modellering legt de basis voor een veelbelovende toekomst van MOF's op het gebied van elektronica. Het team identificeerde niet alleen duidelijk de structurele eigenschappen van de Cu3(HHTP)2 MOF, maar begreep ook beter de mechanismen die ten grondslag liggen aan de geleidbaarheid. Mirage-nieuws benadrukt hoe deze stap in het materiaalonderzoek de weg zou kunnen vrijmaken voor innovatieve producten.

Samenvattend betekent de ontdekking van een metalen geleidende dunne MOF-film niet alleen een mijlpaal in de materiaalkunde, maar heeft deze ook het potentieel om een ​​heel nieuw hoofdstuk in de elektronica te openen. In een tijd waarin de behoefte aan efficiënte materiaaloplossingen voortdurend groeit, kunnen deze nieuwe ontwikkelingen goede zaken betekenen.