Un equipo internacional de investigadores de Oxford, Diamante, y Turín, ha demostrado el uso novedoso de experimentos de reflectividad de radiación infrarroja de sincrotrón (SRIR) (Figura 1), para medir las propiedades dieléctricas complejas y de banda ancha de los materiales de estructura organometálica (MOF). Los compuestos de estructura abierta como los MOF tienen el potencial de revolucionar el campo de los dieléctricos de baja k, debido a su porosidad sintonizable junto con una enorme combinación de propiedades fisicoquímicas que no se encuentran en los sistemas convencionales. Es más, Los sensores ópticos IR de próxima generación y las tecnologías de comunicación de terahercios (THz) de alta velocidad se beneficiarán de una mejor comprensión de las relaciones fundamentales estructura-propiedad que sustentan los nuevos materiales dieléctricos THz.

La caracterización dieléctrica de MOF es un desafío, hasta ahora, con datos experimentales muy limitados disponibles para guiar el diseño de materiales óptimos y la síntesis dirigida de los materiales deseados. La investigación sobre dieléctricos MOF está en su infancia. Por un lado, Solo se pueden encontrar unos pocos estudios experimentales en la literatura que se limitan al comportamiento dieléctrico estático, o, limitado solo a la región de frecuencia más baja (kHz-MHz). Por otra parte, Se han informado cálculos teóricos de las propiedades dieléctricas de varias estructuras MOF, pero faltan datos experimentales directos para validar los resultados previstos. Principalmente, esto se debe a las barreras experimentales enfrentadas para lograr una cuantificación precisa, análisis, e interpretación de las propiedades dieléctricas de MOF.

El equipo dirigido por el profesor Jin-Chong Tan del Departamento de Ciencias de la Ingeniería de Oxford ha publicado un par de artículos en El diario de las letras físicas y químicas ( JPCL ), informando la caracterización completa de ejemplos tópicos de dieléctricos MOF. Desarrollado en colaboración con el equipo de línea de luz MIRIAM (B22) dirigido por el Dr. Gianfelice Cinque en Diamond, esta nueva implementación del método de reflectancia especular en el IR y THz ofrece un acceso directo para medir las funciones dieléctricas complejas de muestras de MOF policristalino (Figura 2). Estos artículos muestran la determinación de la respuesta dieléctrica dependiente de la frecuencia de IR y THz de compuestos MOF representativos, produciendo datos de banda ancha sistemáticos, puenteando el micrón (infrarrojo cercano) al milímetro (THz) regímenes de longitud de onda. Significativamente, esto ha logrado tres órdenes de magnitud en términos de niveles de energía, abarcando los rangos eV y meV. Es más, Los datos de banda ancha se utilizaron para establecer las relaciones de propiedad estructura-dieléctrico en función de la porosidad del marco. y, estudiar la evolución estructural subyacente sujeta a un estímulo de presión.