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新的双螺旋MOF是潜在的下一代半导体

时间：2022-04-06 16:25:04 来源：

Sourav Saha的金属有机框架研究是在2020年3月18日的ACS应用材料和界面的封面上出现的。

Clemson教授在美国化学学会封面上的导电金属有机框架的研究。

金属有机框架（MOF）正在新出现的多功能材料，逐渐发现他们的研究实验室以及进入无数的现实世界应用。例如，MOF可以储存危险的气体，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。

该团队的研究结果在于“电导蝴蝶形电子 - 富含蝴蝶形的电子富叶替代valeneSvaleness”的纸π张的研究表明，该文件于2020年3月18日公布，作为应用的封面制品材料与界面，由美国化学学会出版的期刊。

MOF由有机配体连接的金属离子阵列组成。以极高的精度原子设计，它们具有高度有序的重复单元，通常构成多孔结构。

自从第一批MOF建造以来，全球研究人员创造了20,000多种不同的MOF，采用各种金属和有机配体制成。

据化学助理教授Sourav Saha，大多数现有的MOF由线性或平面配体制成。然而，萨哈和他的团队将蝴蝶形的凸形配体引入MOF中，这导致一种新的双螺旋结构，能够通过客房碘分子部分氧化。

克莱姆森化学研究人员最近展示了一种能够进行电力的新型双螺旋MOF结构。团队成员（左右）毕业生Paola Benavides和Monica Gordillo，教师Sourav Saha和博士后研究员Dillip Panda。

“这种蝴蝶形的延伸的四胞型valene（Exttf）配体已知化学群落一段时间，但它之前没有纳入MOF，”萨哈说。“通过将其引入双螺旋MOF，我们可以创建沿着邻近股线的接缝延伸的独特的S形电荷传输途径。当每个双螺旋链的一侧上的EXTTF配体通过碘而氧化并且另一个保持中性的那些，它们沿着接缝形成分子间电荷转移链。电子可以以分子间的方式沿着该途径流动，使MOF更具导电性。“

萨哈的研究组博士的化学研究生Monica Gordillo在一定比例中通过混合锌盐和ExtTF配体，通过溶剂热法合成双螺旋MOF。然后她将混合物在约65摄氏度的烘箱中加热24小时。

“我们得到了这些美丽的板式橙色晶体，”戈里洛说。“为了达到这种激动的材料，我们调整了这种合成的条件，改变了溶剂的比例，配体与金属（锌）离子的比例和温度。”

为了产生能够进行电力的电荷传输途径，她将碘蒸气扩散到多孔MOF中，导致一条链变为电子缺陷，而另一个剩余的电子富含电子贫富。

导电MOF可以具有与硅，镓或砷化物制成的常规无机半导体的一些优点，这在逻辑栅极，存储芯片和其他电子应用中普遍存在。例如，传统的半导体在500至1,000摄氏度的温度下合成。

“另一方面，MOF可以以比无机半导体更节能的方式制造，”萨哈说。“它们可以在室温和150摄氏度之间的任何地方合成，同时保持常规半导体具有的高度有序的晶体结构。”

萨哈及其团队计划继续开发具有不同几何形状，组合和功能的新型MOF架构，可以在未来的电子和能量转换和存储设备中具有应用。

参考：“通过Monica A. Gordillo，Paola A. Benavides，Dillip K. πPanda和Sourav Saha，2012年1月7日，ACS申请的莫尼卡A. Gordillo，Paola A. Benavides，Paola A. Benavides。材料与界面
.DO：10.1021 / ACSAMI.9B20234

除了Gordillo和Saha，化学研究生Paola Benavides和博士后研究员Dillip Panda有助于这项研究。

这项工作得到了NSF Grants DMR-1809092和Che-1660329的支持。这里描述的内容完全是作者的责任，并不一定代表国家科学基金会的官方意见。

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