Suche
Mein Konto
Пробив в изследванията на MOF: Електрическата проводимост направи революция!
Изследователите на KIT разработват нови MOF тънки филми с висока проводимост за електронни приложения. Резултати, публикувани в „Materials Horizons“.
Пробив в изследванията на MOF: Електрическата проводимост направи революция!
Изследователи от Технологичния институт в Карлсруе (KIT), в сътрудничество с партньори от Германия и Бразилия, постигнаха новаторско развитие в областта на метало-органичните структурни съединения (MOF). Тези силно порьозни материали се характеризират със своята адаптивна структура и досега са имали ограничена употреба в електрониката поради ниската си електрическа проводимост. KIT съобщава че новоразработеният MOF тънък филм вече може да провежда електрически ток, както и метал.
Резултатите от това обещаващо изследване са публикувани в списание Materials Horizons. Това е нов производствен процес за намаляване на дефектите в MOF, които често засягат електрическите свойства. Докато предишни проучвания обвиняваха интерфейсите между кристалните домейни за ниската проводимост, сега изследователският екип успя да минимизира тези проблеми. Чрез използване на AI и роботизиран синтез в самоконтролирана лаборатория MOF материалът Cu3(HHTP)2 беше оптимизиран. Електрическата проводимост на това вещество надхвърля 200 Сименса на метър при стайна температура, като дори по-високи стойности се достигат при по-ниски температури до -173,15 °C.
Структура и свойства на Cu3(HHTP)2
C3(HHTP)2 е важен не само заради електрическите си свойства, но има и впечатляваща структура. Според анализа, параметрите на решетката на материала са определени като a = b = 21,2 Å и c = 6,6 Å. Тази материална структура се състои от 2D шестоъгълни слоеве, подредени в изместена паралелна конфигурация. Морфологията на Cu3(HHTP)2 прилича на еднакви пръчки, което беше потвърдено от FE-SEM анализ. Тази специфична структура осигурява висока повърхностна площ, която е от полза за различни приложения в катализа и разделяне на материали.
Електрическата проводимост на материала в прахообразна форма е 0,01 S cm−1 и 0,04 S cm−1 във формата на електродни композити. Този MOF също се оказа полезен като катоден материал за водно-цинкови акумулаторни батерии, в които са наблюдавани обратими реакции на вкарване и отстраняване на Zn2+. Природата описва интересни електрохимични свойства, включително първоначален обратим капацитет от 228 mAh g−1, който се поддържа в продължение на 30 цикъла на зареждане.
Приложения и бъдещи перспективи
Комбинацията от автоматизиран синтез, характеризиране на материала и теоретично моделиране отваря нови перспективи за използването на MOF в електрониката. Възможните приложения включват не само сензори и квантови материали, но и функционални материали по поръчка, които могат да бъдат специално оптимизирани за различни области на приложение. MOF Cu3(HHTP)2 показва конуси на Dirac, което предлага нови възможности за изучаване на транспортни явления в тези материали.
Физическата единица за електрическа проводимост, измерена в Сименс на метър (S/m), потвърждава ефективността на този материал. За да се задълбочи разбирането на електрическата проводимост, е важно да се знае, че проводниците обикновено представляват стойности над 10⁶ S/m. Стойност над 200 S/m прави Cu3(HHTP)2 обещаващ кандидат за бъдещи електронни приложения. Sanier.de обяснява, че свободните електрони в даден материал са от решаващо значение за електрическата проводимост, която може да бъде оптимизирана в MOF чрез новите производствени процеси.