克莱姆森团队的新型金属有机框架可以帮助推动半导体的发展

克莱姆森大学化学家团队构建了一种新型二维导电金属有机框架(MOF)，这一突破有助于推动现代电子和能源技术的发展。

MOF 是纳米尺寸的结构，类似于由有机配体连接的金属离子制成的微型建筑物。这些结构大多是中空和多孔的，具有大量的内表面空间。因此，MOF 可以存储客体分子、催化化学反应并以受控方式输送药物。

某些 MOF 甚至可以导电，使其成为潜在的下一代半导体。

领导这项研究的化学系副教授苏拉夫·萨哈 (Sourav Saha) 表示：“我们需要用于电子和能源技术的半导体新材料，此类材料已显示出巨大的潜力。” “这些材料(MOF)比传统的无机半导体更容易合成、加工和调整其电子和光学特性。”

获得高骨架电导率的最大障碍是它们的孔隙率。

“让多孔材料导电确实具有挑战性，因为电荷不会流过孔隙或空白空间，”萨哈说。“那是圣杯。这是该领域的主要挑战。”

化学家采用不同的策略使这些材料导电。电荷可以通过化学键或有机配体之间的狭窄间隙流动。

“通常情况下，大多数导电 MOF 都具有通过键合或通过空间的传导路径。我们在这里完成的是将这两种途径结合成一种二维材料，”他说。

新的 MOF 的电导率比缺乏这种有效的面外传导路径的母体 MOF 高 10 至 15 倍。

“博士。萨哈的工作正在帮助兑现金属有机框架材料为改进各种技术(包括电池、太阳能电池以及化学和制药生产)所提供的承诺。他在这些开放框架材料中巧妙地引入了导电性，这是分子设计的杰作。看到克莱姆森大学的研究事业取得这些进展真是令人兴奋。”理学院副院长兼化学教授 Stephen Creager 说道。

该团队的研究结果发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie上，论文题为“包含交替 π 供体/受体堆栈的导电 π 插层石墨金属有机框架”。Saha 在克莱姆森大学的研究团队包括博士后 Ashok Yadav 以及研究生 Shiyu Zhang 和 Paola Benavides。国家标准技术研究院神经元研究中心的周伟为萨哈的实验工作提供了计算支持和验证。