Nye 2-D metal organiske rammer med interessant elektrisk ledningsevne og magnetiske egenskaber

Kemikere ved Center for Multidimensionale Kulstofmaterialer (CMCM), inden for Institute for Basic Science (IBS, Sydkorea), har rapporteret syntesen af ​​en ny type 2-D metal organisk ramme (MOF) med interessant elektrisk ledningsevne og magnetiske egenskaber. Udgivet i Journal of the American Chemical Society , dette nye materiale kan muligvis bidrage til optoelektronik, solceller, (foto) elektrokatalyse, og energilagring.

Også kendt som svampelignende eller schweiziske ostlignende materialer, MOF'er er lavet af metalioner forbundet til organiske ligander og er kendetegnet ved huller i nanostørrelse. IBS-forskere i samarbejde med School of Materials Science ved Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) designet og syntetiserede Ni (II) tetraaza [14] annulen-linket MOF (NiTAA-MOF), hvor metalkomponenten er nikkel, og nikkeltetraaza [14] annulenmolekylerne bruges som MOF -byggesten for første gang.

Forskerne opdagede, at doping af denne MOF med jod ændrer dens ledningsevne og magnetisme. Uberørt NiTAA-MOF udfører dårligt. Det er faktisk en isolator med en elektrisk ledningsevne mindre end 10-10 Siemens per centimeter. Imidlertid, når det er kemisk oxideret med jod, den samme måling stiger til 0,01 Siemens per centimeter (jo større dette tal, jo bedre leder). Dette resultat viser ligandoxidationens afgørende rolle i den elektriske ledningsevne af nogle 2-D MOF'er, udvidelse af forståelsen for oprindelsen til elektrisk ledningsevne i denne type MOF'er.

Ud over, teamet kontrollerede, hvordan dette materiale bliver magnetiseret i et påført magnetfelt. Magnetiseringsmålinger udført af forskerne ved School of Materials Science viste, at jod-dopet NiTAA-MOF er paramagnetisk, det vil sige, at det er svagt tiltrukket af et eksternt magnetfelt, og bliver antiferromagnetisk ved meget lave temperaturer. Dette betyder, at det kan blive nyttigt som et polariseringsmiddel i dynamisk nuklear polarisering-nuklear magnetisk resonans (DNP-NMR), der bruges i eksperimenter til materialekarakterisering.

2-D MOF-strukturen blev også modelleret gennem detaljerede beregninger og analyseret ved en række forskellige metoder, såsom røntgendiffraktion, infrarød, Røntgenfotoelektron, diffus reflektans UV-vis, elektronparamagnetisk resonans, og Raman -spektroskopier.

"Vores arbejde kan bidrage til den grundlæggende forståelse af struktur-ejendomsforhold i 2-D elektrisk ledende MOF'er, og kan bane vejen for at udvikle nye elektrisk ledende MOF'er, "siger professor Ruoff, en af ​​de tilsvarende forfattere til denne undersøgelse og UNIST -professor. "Udover, den asyntetiserede og jod-dopede NiTAA-MOF kan være anvendelig i katalaseefterligninger, katalyse, og energilagring. "