江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

[]可导电的新型金属有机框架材料，是可能的下一代半导体

[]可导电的新型金属有机框架材料，是可能的下一代半导体
文章图片

文章图片

苏拉夫·萨哈的金属有机框架研究于2020年3月18日登上ACS Applied Materials＆Interfaces封面 。图片：Sourav Saha
金属有机框架（MOF ， metal-organic framework）是新兴的多功能材料 ， 它们正逐渐退出实验室并进入无数实际应用中 。例如 ， MOF可以存储危险气体、催化化学反应、以受控方式递送药物 ， 甚至可以用于可充电电池和太阳能电池 。
克莱姆森大学（Clemson University）科学学院的一组研究人员最近证明 ， 部分氧化形式的新型双螺旋MOF体系结构可以导电、有可能使其成为下一代半导体 。
该团队的发现在2020年3月18日作为封面文章发表在Applied Materials＆Interfaces ， 美国化学学会出版的期刊 。
MOF由通过有机配体连接的金属离子阵列组成 。原子工程设计非常精确 ， 它们具有通常构成多孔结构的高度有序的重复单元 。
自20多年前建立第一个MOF以来 ， 全世界的研究人员已经创建了20000多种由多种金属和有机配体制成的MOF 。
根据化学副教授苏拉夫·萨哈（Sourav Saha）的说法 ， 大多数现有的MOF由线性或平面配体组成 。但是 ， Saha和他的团队将一种蝴蝶状的凸配体引入到MOF中 ， 从而产生了一种新颖的双螺旋结构 ， 该结构一旦被客体碘分子部分氧化 ， 就能够导电 。
萨哈说：“这种蝶形的延伸的四硫富瓦烯（ExTTF）配体已经为化学界了解了一段时间 ， 但之前尚未被掺入MOF中 。通过将其引入双螺旋MOF中 ， 我们可以创建沿相邻链的接缝延伸的独特的S形电荷传输路径 。当每条双螺旋链的一侧的ExTTF配体被碘氧化 ， 其他的保持中性 ， 它们沿着接缝形成分子间的电荷转移链 。电子可以沿着分子间途径流动 ， 从而使MOF更具导电性 。”
[]可导电的新型金属有机框架材料，是可能的下一代半导体
文章图片

文章图片

克莱姆森化学研究人员最近展示了一种能够导电的新型双螺旋MOF结构 。团队成员是（从右到左）研究生保拉·贝纳维德斯（Paola Benavides）和莫妮卡·戈迪略（Monica Gordillo） ， 教师苏拉夫·萨哈和博士后研究员迪利普·潘达（Dillip Panda） 。图片：克莱姆森科技学院
萨哈博士研究小组的化学研究生莫妮卡·戈迪略通过溶剂热法 ， 通过按一定比例混合锌盐和ExTTF配体 ， 合成了双螺旋MOF 。然后 ， 她在约65℃的烤箱中将混合物加热24小时 。
“我们得到了这些美丽的板状橙色晶体 。”戈迪略说：“为获得这种令人兴奋的材料 ， 我们调整了合成条件 ， 改变了溶剂的比例 ， 配体与金属（锌）离子的比例以及温度 。”
为了创建能够导电的电荷传输路径 ， 她将碘蒸气扩散到多孔MOF中 ， 导致一根链变得缺乏电子 ， 而另一根保持富电子 。
【[]可导电的新型金属有机框架材料，是可能的下一代半导体】与由硅、镓或砷制成的常规无机半导体相比 ， 导电MOF可能具有某些优势 。而传统的无机半导体在逻辑门、存储芯片和其他电子应用中无处不在 。例如 ， 常规半导体是在500到1000℃之间的温度下合成的 。
萨哈说：“另一方面 ， 可以用比无机半导体更节能的方式制造MOF 。它们可以在室温至150℃之间合成 ， 同时保持传统半导体具有的高度有序的晶体结构 。”
萨哈和他的团队计划继续开发具有不同几何形状、组成和功能的新MOF体系结构 ， 这些体系结构可以在未来的电子、能量转换和存储设备中应用 。


    推荐阅读


    上一篇：『』高游速仿生机器鱼

    下一篇：【】华为Watch GT2e即将发布，配置基本全曝光，定位比GT2低