Investigadores del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Kioto han propuesto una estrategia para hacer crecer nanopelículas de estructuras organometálicas conductoras (cMOF) "de frente" y "de borde" sobre sustratos mediante el control de la Comportamientos "stand-up" de ligandos en diversas superficies para superar la dificultad en el control de la orientación de dichas películas.
Establecieron una metodología de caracterización de operando utilizando microscopía de fuerza atómica y rayos X para demostrar la suavidad de las nanopelículas cristalinas y revelar sus funciones conductoras únicas. El estudio fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences el 25 de septiembre.
Los cMOF tienen un gran potencial para su uso en dispositivos eléctricos modernos debido a su naturaleza porosa y la capacidad de conducir cargas en una red regular. Los cMOF aplicados en dispositivos eléctricos normalmente se hibridan con otros materiales, especialmente sustratos. Por lo tanto, controlar con precisión la interfaz entre un cMOF y un sustrato es crucial.
Sin embargo, la química de interfaz inexplorada de los cMOF hace que la síntesis controlada y la caracterización avanzada de películas delgadas de alta calidad sean particularmente desafiantes. Específicamente, en contraste con la alineación "de borde" anticipada de los planos 2D que surgen del borde hidrófilo -OH y el núcleo de trifenileno hidrófobo, la orientación observada experimentalmente es, de hecho, la configuración "de frente" de los planos 2D. en los sustratos.
"El desafío radica en inducir la alta presión superficial necesaria para lograr una configuración 'erguida' del núcleo", afirmó el profesor Yao Mingshui del IPE, primer autor del estudio.
En la técnica de Langmuir-Blodgett (LB), los ligandos con un núcleo hidrofóbico y un borde hidrofílico pueden adoptar una orientación vertical en superficies hidrofílicas cuando se someten a una alta presión superficial.
"Inspirándonos en los comportamientos de 'levantarse', empleamos una concentración ultra alta, junto con una evaporación vigorosa durante la pulverización, para crear una alta presión superficial local única que puede inducir el 'levantamiento' de HHTP (HHTP =2,3,6 ,7,10,11-hexahidrotrifenileno) pueden fabricarse películas delgadas de "cara" y "de borde", dijo el profesor Kenichi Otake de la Universidad de Kioto, autor correspondiente del estudio.
Se realizaron varios análisis fiables para verificar la cristalinidad y la orientación de las películas con un espesor ultrafino que va desde unos pocos nanómetros hasta decenas de nanómetros.
"El operador de imágenes y monitoreo eléctrico GIWAXS reveló la suavidad del marco anisotrópico asociado con la conductividad eléctrica en la nanopelícula cMOF. Responde a la pregunta de si el Cu-HHTP generalmente considerado rígido puede ser suave", dijo el profesor Susumu Kitagawa de la Universidad de Kyoto, autor correspondiente de El estudio. Además de las interacciones redox, se ha confirmado que la suavidad estructural modula la conductividad eléctrica de forma anisotrópica.
Más información: Ming-Shui Yao et al, Mecanismos de crecimiento y conductividad anisotrópica dependiente de la suavidad de nanopelículas de estructura organometálica controlable por orientación, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI:10.1073/pnas.2305125120
Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
