Naukowcy osiągają przewodność metaliczną w cienkich warstwach MOF!

Naukowcy osiągają przewodność metaliczną w cienkich warstwach MOF!

Co dzieje się w świecie inżynierii materiałowej? Dokonując niezwykłego przełomu, naukowcy z Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT) wraz z partnerami z Niemiec i Brazylii opracowali nowy typ metaloorganicznych związków szkieletowych (MOF). Ta nowatorska cienka warstwa MOF, znana jako Cu3(HHTP)2, wykazuje zdumiewające zachowanie: przewodzi prąd elektryczny jak metal, podważając wcześniejsze założenia dotyczące półprzewodnikowych właściwości tego materiału. Postęp został opublikowany w szanowanym czasopiśmie branżowym Horyzonty materiałów opublikowany.

Historycznie rzecz biorąc, MOF cieszyły się dużym zainteresowaniem w dziedzinie technologii energetycznej i elektroniki ze względu na ich wysoką porowatość i zdolności adaptacyjne, ale pozostała jedna słabość: niska przewodność elektryczna. To poważnie ograniczyło jego praktyczne zastosowanie w urządzeniach elektronicznych. Dzięki nowej metodzie produkcji, która wykorzystuje sztuczną inteligencję i syntezę robotyczną w samokontrolującym się laboratorium, badaczom udało się zminimalizować błędy w MOF, które tradycyjnie utrudniały transport elektronów. Wyniki są imponujące: przewodność cienkiej warstwy Cu3(HHTP)2 osiąga ponad 200 Siemens na metr w temperaturze pokojowej i nawet 300 Siemens na metr w temperaturze -173,15 stopnia Celsjusza.

Nowa era dla MOF

Kluczowym elementem przewodnictwa metalicznego jest tzw. stożek Diraca, który zidentyfikowano w sześciokątnej symetrii D6h materiałów 2D. Ta właściwość umożliwia badaczom badanie niezwykłych zjawisk transportowych, takich jak ciecze wirowe i tunelowanie Kleina, które mogą potencjalnie dać początek nowym technologiom. Dzięki tym postępom MOF mogą znaleźć zastosowanie w szerokim zakresie zastosowań, od czujników po materiały kwantowe, znacznie poszerzając perspektywy dla przyszłej elektroniki. Raport z KIT rozwija dalej, opisując rolę tych materiałów w następnej generacji komponentów elektronicznych.

Połączenie zautomatyzowanej syntezy, szybkiej charakteryzacji materiałów i modelowania teoretycznego kładzie podwaliny pod obiecującą przyszłość MOF w dziedzinie elektroniki. Zespół nie tylko wyraźnie zidentyfikował właściwości strukturalne Cu3(HHTP)2 MOF, ale także lepiej zrozumiał mechanizmy leżące u podstaw przewodnictwa. Wiadomości o Mirażu podkreśla, jak ten krok w badaniach nad materiałami może utorować drogę innowacyjnym produktom.

Podsumowując, odkrycie metalicznej, przewodzącej cienkiej warstwy MOF nie tylko stanowi kamień milowy w materiałoznawstwie, ale może również otworzyć zupełnie nowy rozdział w elektronice. W czasach, gdy zapotrzebowanie na wydajne rozwiązania materiałowe stale rośnie, te nowe rozwiązania mogą oznaczać dobry biznes.