Suche
Mein Konto
Proboj u istraživanju MOF-a: električna vodljivost revolucionirala!
Istraživači KIT-a razvijaju nove MOF tanke filmove visoke vodljivosti za elektronske primjene. Rezultati objavljeni u “Materials Horizons”.
Proboj u istraživanju MOF-a: električna vodljivost revolucionirala!
Istraživači na Tehnološkom institutu Karlsruhe (KIT), u suradnji s partnerima iz Njemačke i Brazila, postigli su revolucionarni razvoj na području metal-organskih okvirnih spojeva (MOF). Ove visoko porozne materijale karakterizira njihova prilagodljiva struktura i do sada su imali samo ograničenu primjenu u elektronici zbog svoje niske električne vodljivosti. Izvještava KIT da novorazvijeni MOF tanki film sada može provoditi električnu struju kao i metal.
Rezultati ovog obećavajućeg istraživanja objavljeni su u časopisu Materials Horizons. To je novi proizvodni proces za smanjenje nedostataka u MOF-ovima koji često utječu na električna svojstva. Dok su prethodne studije za nisku vodljivost okrivljavale sučelja između kristalnih domena, istraživački tim je sada uspio minimizirati te probleme. Korištenjem umjetne inteligencije i robotske sinteze u samokontroliranom laboratoriju optimiziran je MOF materijal Cu3(HHTP)2. Električna vodljivost ove tvari prelazi 200 Siemensa po metru na sobnoj temperaturi, a još veće vrijednosti se postižu na nižim temperaturama do -173,15 °C.
Struktura i svojstva Cu3(HHTP)2
C3(HHTP)2 nije važan samo zbog svojih električnih svojstava, već ima i impresivnu strukturu. Prema analizi, parametri rešetke materijala određeni su na a = b = 21,2 Å i c = 6,6 Å. Ova struktura materijala sastoji se od 2D šesterokutnih slojeva složenih u pomaknutu paralelnu konfiguraciju. Morfologija Cu3(HHTP)2 nalikuje uniformnim štapićima, što je potvrđeno FE-SEM analizom. Ova specifična struktura osigurava veliku površinu, što je korisno za različite primjene u katalizi i odvajanju materijala.
Električna vodljivost materijala u obliku praha je 0,01 S cm−1 i 0,04 S cm−1 u obliku elektrodnih kompozita. Ovaj MOF također se pokazao korisnim kao katodni materijal za vodene cinkove punjive baterije, u kojima su primijećene reverzibilne reakcije umetanja i uklanjanja Zn2+. Priroda opisuje zanimljiva elektrokemijska svojstva, uključujući početni reverzibilni kapacitet od 228 mAh g−1, koji se održava tijekom 30 ciklusa punjenja.
Primjene i budući izgledi
Kombinacija automatizirane sinteze, karakterizacije materijala i teorijskog modeliranja otvara nove perspektive za korištenje MOF-ova u elektronici. Moguće primjene uključuju ne samo senzore i kvantne materijale, već i funkcionalne materijale po mjeri koji se mogu posebno optimizirati za različita područja primjene. MOF Cu3(HHTP)2 prikazuje Diracove stošce, što nudi nove mogućnosti za proučavanje fenomena transporta u ovim materijalima.
Fizička jedinica električne vodljivosti, mjerena u Siemensu po metru (S/m), potvrđuje učinkovitost ovog materijala. Kako bismo produbili razumijevanje električne vodljivosti, važno je znati da vodiči obično predstavljaju vrijednosti iznad 10⁶ S/m. Vrijednost od preko 200 S/m čini Cu3(HHTP)2 obećavajućim kandidatom za buduće elektroničke primjene. Sanier.de objašnjava, da su slobodni elektroni u materijalu ključni za električnu vodljivost, što bi se moglo optimizirati u MOF-ovima kroz nove proizvodne procese.