《新的金属有机框架开辟了更多的电子材料》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: Lightfeng
  • 发布时间:2017-12-24
  • 通过全球研究合作,发现了一种显示具有创纪录的高光响应的半导体电性的新型金属有机框架(MOF),可以确定更多用于电子应用的材料。

    “自然通讯”杂志今天发表的研究报告显示,MOFs可以增加光电导性和半导体行为,而MOFs已经在气体储存,传感和催化领域获得了巨大的应用。

    巴西,英国和法国的大学(包括华威化学系的研究人员)进行的这项新研究发现,新型MOF的光响应性为有史以来最高的2.5×105 A.W-1。

    已经使用钴(II)离子和萘二酰亚胺和酸作为配体制备了MOF。结构根据晶格的方向显示出各向异性的氧化还原传导。传导机制对光敏感,并且可以根据入射波长进行修改或调制。

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    • 编译者:郭文姣
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    • 编译者:fjirsmyc
    • 发布时间:2016-04-13
    • 金属有机框架(MOF)是近年来得到广泛重视的一种新型材料,其纳米多孔结构的孔洞大小、形状、功能都可调控,这样就能实现多种其他材料无法企及的功能。例如,以可控的方式储存以及释放气态或液态化合物,这对于气体分离、氢气储存甚至靶向药物递送都有重要意义。 一般来说,MOF的吸附能力会随着压力、温度甚至光照而变化。在正常情况下,外界压力越大,其吸附的物质越多,直到达到饱和。然而,4月8日出版的《自然》期刊报道了德国德累斯顿工业大学(Technische Universität Dresden)教授 Stefan Kaskel 为首的德国和法国研究团队研发的一种“不正常”的MOF材料,名为DUT-49,它的吸附性质堪称奇特:当压力增加到一定程度后,这种材料会突然收缩,并“吐出”之前已经吸附的气体。这种气-固相互作用的新现象被Kaskel等人命名为“负性气体吸附”(Nature, 2016, DOI: 10.1038/nature17430)。 左图:DUT-49三维结构示意图,右图:扫描隧道显微镜下的DUT-49晶体;图来源:德累斯顿工业大学(https://tu-dresden.de) DUT-49由碳骨架和铜原子通过自组装而形成,是一种极为多孔的粉末——每1克这种材料的内表面积为5000平方米!所以DUT-49能够吸附相当于其重量三分之一的甲烷。 研究人员在测试DUT-49的气体吸附性质时,意外地发现了这种负性气体吸附现象。当压力增加到一定程度后,材料突然收缩并释放之前已吸附的气体,进而进一步提高整个系统的压力。一开始研究人员们还以为是仪器发生了故障,因为数以百万计的其他能吸附气体的材料中没有一种会表现的如此“不正常”。然而,接下来的进一步原位粉末X-射线衍射以及气体吸附试验及模拟,确认了这种负性气体吸附现象的确存在。 图来源:Technische Universität Dresden 该团队也已经能够描述其机制:存储在DUT-49孔洞中的气体分子与其固体结构产生了很强的相互作用;随着吸附的气体量增加,这种相互作用会干扰该DUT-49中的原子排列,并最终导致其收缩。这个特殊的吸附行为已经被丁烷和甲烷的测试所证实,预计也适用于其他气态化合物。 图来源:tu-dresden.de DUT-49这种“不正常”的吸附性质,开辟了研究这种弹性多孔MOF材料及其独特性能的新研究领域,可能会促进救生器材、纳米开关、纳米传感器等等应用领域的研发。 (摘自X-MOL化学平台)