Wissenschaftler erreichen metallische Leitfähigkeit in MOF-Dünnschichten!

Wissenschaftler erreichen metallische Leitfähigkeit in MOF-Dünnschichten!

Göttingen, Deutschland - Was tut sich in der Welt der Materialwissenschaften? In einem bemerkenswerten Durchbruch haben Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit Partnern aus Deutschland und Brasilien eine neue Art von metallorganischen Gerüstverbindungen (MOFs) entwickelt. Diese neuartige MOF-Dünnschicht, bekannt als Cu3(HHTP)2, zeigt ein erstaunliches Verhalten: Sie leitet elektrischen Strom wie ein Metall, was die bisherigen Annahmen über die semiconductive Eigenschaften dieses Materials auf den Kopf stellt. Der Fortschritt wurde in der angesehenen Fachzeitschrift Materials Horizons veröffentlicht.

Historisch betrachtet haben MOFs aufgrund ihrer hohen Porosität und Anpassungsfähigkeit großes Interesse in den Bereichen Energietechnologie und Elektronik geweckt, doch eine Schwäche blieb: die niedrige elektrische Leitfähigkeit. Diese hatte ihren praktischen Einsatz in elektronischen Geräten stark limitiert. Mit der neuen Herstellungsweise, die KI und robotergestützte Synthese in einem selbststeuernden Labor einsetzt, konnten die Forscher Fehler in den MOFs minimieren, die traditionell den Elektronentransport behinderten. Die Ergebnisse sind beeindruckend: Die Leitfähigkeit der Cu3(HHTP)2 Dünnschicht erreicht über 200 Siemens pro Meter bei Raumtemperatur und sogar 300 Siemens pro Meter bei -173,15 Grad Celsius.

Eine neue Ära für MOFs

Ein entscheidendes Element für die metallische Leitfähigkeit ist der sogenannte Dirac-Kegel, der in der hexagonalen D6h-Symmetrie der 2D-Materialien identifiziert wurde. Diese Eigenschaft ermöglicht es den Forschern, ungewöhnliche Transportphänomene wie Spinflüssigkeiten und Klein-Tunneln zu erkunden, die möglicherweise neue Technologien hervorrufen könnten. Dank dieser Fortschritte könnten MOFs in einer Vielzahl von Anwendungen von Sensoren bis hin zu Quantenmaterialien Verwendung finden, was die Perspektiven für zukünftige Elektronik erheblich erweitert. Ein Bericht von KIT führt dies weiter aus, indem er die Rolle dieser Materialien für die nächste Generation von elektronischen Komponenten beschreibt.

Die Kombination aus automatisierter Synthese, schneller Materialcharakterisierung und theoretischer Modellierung legt den Grundstein für eine vielversprechende Zukunft der MOFs im Bereich der Elektronik. Das Team hat nicht nur die strukturellen Eigenschaften des Cu3(HHTP)2 MOFs klar herausgearbeitet, sondern auch die Mechanismen, die der Leitfähigkeit zugrunde liegen, besser verstanden. Mirage News hebt hervor, wie dieser Schritt in der Materialforschung den Weg für innovative Produkte ebnen könnte.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entdeckung einer metallisch leitfähigen MOF-Dünnschicht nicht nur einen Meilenstein in der Materialwissenschaft darstellt, sondern auch das Potenzial hat, ein ganz neues Kapitels in der Elektronik einzuleiten. In einer Zeit, in der der Bedarf an effizienten materiellen Lösungen stetig wächst, könnten diese neuen Entwicklungen ein gutes Geschäft machen.