Metallin tavoin johtavia MOFeja14.07.2025
Karlsruhen teknillisen instituutin (KIT) tutkijat ovat yhdessä saksalaisten ja brasilialaisten kollegoidensa kanssa onnistuneet tuottamaan MOF-ohutkalvon, joka johtaa sähköä metallien tavoin. Tämä avaa uusia mahdollisuuksia elektroniikassa ja energian varastoinnissa – antureista ja kvanttimateriaaleista funktionaalisiin materiaaleihin. MOF-rakenteet koostuvat metalliklustereista ja orgaanisista linkkereistä. Niitä voidaan käyttää muun muassa katalyysiin, materiaalien erotteluun ja kaasun varastointiin. Vaikka MOF-materiaalien metallinjohtavuus on teoreettisesti ennustettu, sitä on toistaiseksi sovellettu käytännössä vain poikkeustapauksissa – eikä koskaan aiemmin ohutkalvomuodossa, jota tarvitaan teknisissä sovelluksissa, joissa MOF-materiaalin ohutkalvot levitetään alustalle. ”Alhainen sähkönjohtavuus johtuu esimerkiksi kiteisten alueiden välisistä rajoista”, selittää professori Christof Wöll, KIT:n IFG-yksikön johtaja. ”Tällaiset rakenteelliset viat haittaavat elektronien kuljetusta. Uusi valmistusprosessimme on auttanut meitä vähentämään näiden vikojen tiheyttä merkittävästi.” Tutkijaryhmä käytti tekoäly- ja robottiavusteista synteesiä itseohjautuvassa laboratoriossa Cu3(HHTP)2 MOF-materiaalin ohutkalvojen optimointiin. Tämä lähestymistapa mahdollistaa kiteisyyden ja aluekoon tarkan hallinnan. Cu3(HHTP)2 -ohutkalvoissa saavutettiin yli 200 Siemensin johtavuus metriä kohden huoneenlämmössä – ja jopa korkeammat johtavuudet Tutkimuksellaan tutkijat eivät ainoastaan esittele uutta menetelmää johtavien MOF-kalvojen valmistamiseksi elektroniikkakomponentteihin integrointia varten, vaan tekevät MOF-kalvoista uuden vaihtoehdon monilla uusilla sovellusalueilla. ”Automatisoidun synteesin, ennustavan materiaalien karakterisoinnin ja teoreettisen mallinnuksen yhdistelmä avaa uusia näkökulmia MOF-kalvojen käyttöön tulevaisuuden elektroniikassa – antureista ja kvanttimateriaaleista räätälöityihin funktionaalisiin materiaaleihin, joilla on erityiset säädettävät elektroniset ominaisuudet”, Wöll sanoo. Aiheesta aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.
Metalli-orgaanisille kehysrakenteille (MOF) on ominaista korkea huokoisuus ja rakenteellinen monipuolisuus. Niillä on valtava potentiaali esimerkiksi elektroniikan sovelluksissa. Niiden alhainen sähkönjohtavuus on kuitenkin toistaiseksi rajoittanut niiden käyttöönottoa merkittävästi.