Металл-органические каркасы (МОК) становятся многофункциональными материалами, которые постепенно находят свой путь в исследовательских лабораториях и в множество реальных приложениях. Например, МОК может хранить опасные газы, катализируют химические реакции, доставлять лекарственные вещества в контролируемом способе, и может даже использоваться в аккумуляторы и солнечные батареи.
Команда ученых из колледжа Университета Клемсона науки недавно продемонстрировали, что Роман двуспиральной МФ архитектуры, в частично окисленной форме, могут проводить электричество, что потенциально делает его следующего поколения полупроводников.
Заключения команды описаны в документе под названием «Создание электропроводящей двуспиральной металл-органических каркасов в форме бабочки Электрон-богатые ?-Расширенный Тетратиафульвален лигандов», который был опубликован 18 марта 2020 года, в качестве обложки статье применены материалы и интерфейсы, журнал, издаваемый Американским химическим обществом.
МОК состоят из массива ионы металла связаны с органическими лигандами. Атомарно сконструированы с большой точностью, они обладают высоко упорядоченных повторяющихся единиц, которые обычно представляют собой пористые структуры.
С первого МОФ был построен более 20 лет назад, исследователи по всему миру создали более 20 000 различных МОК сделаны с различными металлами и органическими лигандами.
По химии доцент Sourav Саха, большинство существующих МОК изготавливаются из линейного или плоскостного лигандов. Однако, САА и его команда представили в форме бабочки, выпуклый лиганда в МОФ, в результате которой Роман двойной спиральной структуры, способные проводить электричество, как только частично окисляется гостевых молекул йода.
«Эта бабочка-образный продлен тетратиафульвален (ExTTF) лиганда была известна в сообществе химии, но она не была включена в МФ раньше», — сказал САА. «Путем введения его в двойной спиральной МОФ, мы можем создать уникальную S-образную форму оплаты транспортных путей, которые идут по стыкам соседних прядей. Когда ExTTF лигандов на одной стороне двойная спиральная нить окисляется йодом и другие остаются нейтральными, они образуют межмолекулярным переносом заряда цепи вдоль швов. Электроны могут течь вдоль этого пути в межмолекулярные моды, делая МФ более ща».
Химия аспирант Моника Гордильо в исследовательской группы Доктор Саха, синтезированный двойной спиральный МОФ через метод solvothermal, путем смешивания соли цинка и ExTTF лиганда в определенных пропорциях. Затем она нагрела смесь в печи при температуре около 65 градусов по Цельсию в течение 24 часов.
«Мы получили эти красивые плиты, как оранжевые кристаллы», — сказал Гордильо. «Для достижения этого увлекательного материала, мы скорректировали условия этого синтеза, изменения соотношения растворителей, соотношение лигандов к металлу (цинк) ионов и температуры.»
Для создания переноса заряда тропа, способные проводить электричество, она рассеянным паров йода в пористой МФ, отчего одна прядь, чтобы стать электронным дефицитом в то время как другие остались электрон богатый.
Электропроводящие МОК может иметь некоторые преимущества по сравнению с обычными неорганические полупроводники, сделанные из кремния, галлия или арсенид, которые широко распространены в логических элементов, микросхем памяти и других приложений электроники. Например, обычные полупроводники, синтезированные при температурах между 500 и 1000 градусов по Цельсию.
«С другой стороны, МОК может быть более энергоэффективным, чем неорганических полупроводников», — сказал САА. «Они могут быть синтезированы в любом диапазоне от комнатной температуры до 150 градусов по Цельсию, при сохранении высокоупорядоченная кристаллическая структура, что обычные полупроводники имеют».
САА и его команда планируют продолжать разрабатывать новые МОФ архитектур различных конструкций, состава и функций, которые могут найти применение в будущей электроники и преобразования энергии и устройств хранения данных.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!