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    En línea:el diseño y el control sencillos del flujo eléctrico MOF

    Dependiendo de la orientación de los cristales, la conductividad eléctrica en la dirección paralela en esta imagen es aproximadamente 10 veces mayor que en la dirección vertical. Crédito:M. Takahashi y K. Okada, Universidad de la prefectura de Osaka

    Las estructuras metal-orgánicas (MOF) son materiales híbridos orgánicos-inorgánicos porosos cristalinos que, llenando sus poros con moléculas invitadas, puede crear funcionalidades a través de interacciones entre los marcos orgánicos-inorgánicos del MOF (anfitrión) y sus moléculas invitadas. Esta química anfitrión-huésped tiene el potencial de traer propiedades eléctricas 'designables', permitiendo que un material se organice de formas nunca antes posibles, allanando el camino para la próxima generación de dispositivos inteligentes de película delgada.

    "Sin embargo, la mayoría de los MOF presentan una conductividad eléctrica deficiente, "afirma el profesor Masahide Takahashi, "debido a la naturaleza aislante de los enlazadores orgánicos y los espacios entre las variadas formas que componen el material cristalino". Su grupo de investigación de la Universidad de la Prefectura de Osaka, La Escuela de Graduados de Ingeniería ha desarrollado un método para diseñar y controlar la trayectoria del flujo de electrones en un material policristalino y han realizado un material de película delgada que muestra una alta conductividad en una dirección controlable. Su trabajo fue informado el 4 de junio, 2021, en el Revista de Química de Materiales A .

    Considere el flujo de electrones creado por la interacción entre el MOF anfitrión y sus moléculas invitadas. Imagine un material anfitrión compuesto por un cristal de la misma forma, como un conductor de cristal único prístino. Como toda la masa tiene una forma, no habría espacios entre sus moléculas invitadas, y por tanto una gran conductividad. La desventaja es que procesar este material para fabricar otros dispositivos requeriría altas temperaturas y presión y un control preciso de la atmósfera para mantener su forma uniforme. Hasta ahora esto ha resultado poco práctico. Un material policristalino está formado por pequeños cristales de diferentes tamaños y formas. Esto lo libera del mismo obstáculo de mantener una forma uniforme durante el procesamiento, lo que lo convierte en un material candidato para la fabricación de una amplia gama de dispositivos de película delgada de próxima generación. Sin embargo, "para exhibir funciones de conductividad similares a las de los monocristales, necesitaríamos un método para alinear los granos de cristal sin huecos ", afirma el profesor asociado Kenji Okada.

    Estos granos de cristal en los MOF son como poros de tamaño molecular que pueden acomodar moléculas específicas en una orientación y espaciamiento específicos. En lugar de averiguar cómo alinear la forma de cada poro con cada molécula para facilitar la conductividad, el equipo se centró en las regularidades de los grupos hidroxilo de la superficie de los hidróxidos metálicos. Usando una combinación de emparejamiento de celosía y unión de interfaz, el equipo determinó dos tipos de relaciones de orientación, o caminos conductores, y se dio cuenta de una orientación en la que la trayectoria en el plano era 10 veces más conductora que la otra.

    "Al combinar el enfoque de crecimiento epitaxial con la tecnología de litografía UV, "afirma el profesor Takahashi, "Pudimos crear películas de MOF policristalinas semiconductoras orientadas independientemente de la forma de los cristales individuales".


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