Добавочные молекулы помогают металл-органическим каркасам проводить электричество

Ученые из Национального института стандартов и технологий и Национальной лаборатории Сандиа добавили кое-что новое в семейство высокотехнологичных материалов под названием металл-органические каркасы, а именно способность проводить электричество.

Этот прорыв обладает потенциалом сделать указанные каркасы еще более полезными, особенно для обнаружения газов и токсических веществ.

Металл-органические каркасы (MOFs) — трехмерные кристаллические материалы с нанопорами, состоящие из металлических ионов, связанных с различными органическими молекулами. MOFs обладают огромной площадью поверхности, и ученые могут легко управлять размером их пор и тем, как поры взаимодействуют с молекулами. Эти особенности делают их идеальными для применения в качестве катализаторов, мембран или губок для хранения газа или для доставки лекарств, среди прочего.

Ежегодно открываются и описываются тысячи новых структур MOF. И хотя химические их свойства и структуры поражают многообразием, ни один из каркасов не может похвастаться хорошей электропроводностью. Ученые разработали метод для изменения электрической проводимости тонких пленок MOF и для управления ими на шесть порядков. Результаты опубликованы в издании Science.

«MOFs — обычно весьма неважные проводники электричества, поскольку составляющие их компоненты, органические молекулы и металлические ионы, действительно не взаимодействуют, чтобы проводить ток», отметила инженер Андреа Чентроне. „Наша работа указывает способ управления ими и повышения их электропроводности“.

Ученые добились этого, «пропитав изолирующие MOF окислительно-восстановительно-активными конъюгированными гостевыми молекулами».

Другими словами, они внедрили и связали молекулы в тонкие пленки MOF, чтобы получить материал, стабильный на воздухе и приблизительно в миллион раз более проводящий, чем нетронутые MOFs.

«По итогам ряда спектроскопических экспериментов мы полагаем, что гостевые молекулы удовлетворяют двум важным целям: они формируют дополнительные мосты между ионами металла — в данном случае меди — и проводят электрический ток», сообщила химик Вероника Залаи.

По словам физика Пола Нэйни, обеспечившего моделирование экспериментальных данных, порядок гостевых молекул в MOF создает уникальный механизм проводимости, сохраняя льготы пористой кристаллической структуры MOF.

Пористые и проводящие MOFs могут оказаться первыми в новом классе материалов, который будут использовать для создания датчиков, конформной электроники (которая может сгибаться и принимать любые формы) и в других, пока еще неизвестных областях.

«Наше открытие дает химикам и инженерам новую степень свободы выкраивания инновационных материалов для последующего технологического применения», сказала Чентроне. „Я не удивлюсь, если этот инновационный класс материалов будут применять при изготовлении солнечных батарей“.

Ссылка по теме: www.nist.gov/cnst/20131205_mof.cfmАвтор: Игорь Анфиногентов06.12.2013

Подписаться: Телеграм | Дзен | Вконтакте


Хайтек

Ученые стабилизировали нестабильные квантовые состояния
Ученые стабилизировали нестабильные квантовые состояния

Представьте материал, который меняет свои свой...

Ученые создали идеальный волновод для звука
Ученые создали идеальный волновод для звука

В мире микроскопических колебаний есть свои пр...

Как роботы учатся аккуратно складывать предметы
Как роботы учатся аккуратно складывать предметы

Роботы медлительны не потому, что гл...

Разработан рюкзак для незрячих с вибрацией на препятствия
Разработан рюкзак для незрячих с вибрацией на препятствия

Технологии для незрячих часто слишком сло...

Ученые улучшили защиту сплавов от высоких температур
Ученые улучшили защиту сплавов от высоких температур

Титано-алюминиевые сплавы выдерживают адские т...

Mu3e: ученые начали охоту на несуществующие частицы
Mu3e: ученые начали охоту на несуществующие частицы

В тишине лабораторий Майнца и Швейцарии р...

Двуликий галлий: металл научили быть твердым и мягким одновременно
Двуликий галлий: металл научили быть твердым и мягким одновременно

Представьте электронику, которая становится мя...

Ученые смоделировали квантовый вакуум в 3D
Ученые смоделировали квантовый вакуум в 3D

Представьте, что пустота вокруг нас ...

Квантовые вихри выдали главный секрет турбулентности
Квантовые вихри выдали главный секрет турбулентности

Представьте жидкость, которая течет без т...

Новый метод моделирования поведения молекул ускорит создание лекарств
Новый метод моделирования поведения молекул ускорит создание лекарств

Кливлендские ученые заставили квантовый компью...

Ученые намерены запустить 3D-печать из металлолома
Ученые намерены запустить 3D-печать из металлолома

Агентство DARPA выделило 6 млн долларов н...

Открыт секрет клеточной электропроводимости
Открыт секрет клеточной электропроводимости

Ученые обнаружили, что клетки &mdash...

Ученые воссоздали квантовые состояния в лаборатории
Ученые воссоздали квантовые состояния в лаборатории

Что делать, если квантовый эффект слишком

Новая смола для 3D-печати упрощает создание сложных объектов
Новая смола для 3D-печати упрощает создание сложных объектов

3D-печать становится проще: ученые придумали, ...

Не дрожать! Ученые заставили кубиты держать удар
Не дрожать! Ученые заставили кубиты держать удар

Шведские и финские ученые нашли способ за...

Разработан новый метод оценки хаоса в данных
Разработан новый метод оценки хаоса в данных

Эффект бабочки делает любые прогнозы неточными...

Флуоресцентный лидар показал невидимые загрязнения воздуха
Флуоресцентный лидар показал невидимые загрязнения воздуха

Тонкие слои дыма, невидимые глазу и прибо...

Физики нашли предел четкости изображений
Физики нашли предел четкости изображений

Физики доказали: даже в самом размытом из

Ученые улучшили свойства синего красителя
Ученые улучшили свойства синего красителя

Синий цвет в пищевой промышленности всегд...

Открыт новый метод генерации аттосекундных рентгеновских импульсов
Открыт новый метод генерации аттосекундных рентгеновских импульсов

Где превратить длинный инфракрасный импульс в&...

Ученые сделали ставку на летающие квазичастицы
Ученые сделали ставку на летающие квазичастицы

Что, если ваш следующий ноутбук буде...

Advanced Science: Как образуются асимметричные узоры в природе
Advanced Science: Как образуются асимметричные узоры в природе

Природа не любит идеальную симметрию 

Физики зафиксировали редкий протонный распад
Физики зафиксировали редкий протонный распад

Представьте ядро, которое жертвует протоном, к...

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Ученые обнаружили растение, которое полностью восстанавливается после засухи
Ученые обнаружили растение, которое полностью восстанавливается после засухи
Ученые создали органоиды с кровеносными сосудами
Ученые создали органоиды с кровеносными сосудами
600 лет индейцы Северной Америки выращивали кукурузу
600 лет индейцы Северной Америки выращивали кукурузу
Ученые используют гусениц для синтеза наноуглеродов
Ученые используют гусениц для синтеза наноуглеродов
Science: Таурин нельзя назвать надежным маркером старения
Science: Таурин нельзя назвать надежным маркером старения
Кишечные бактерии могут решить судьбу исчезающего вида
Кишечные бактерии могут решить судьбу исчезающего вида
Когда искусственное становится родным — нейроны сдаются
Когда искусственное становится родным — нейроны сдаются
Ученые выяснили, почему люди верят фейковым отзывам
Ученые выяснили, почему люди верят фейковым отзывам
Ученые обнаружили новый способ коммуникации китов
Ученые обнаружили новый способ коммуникации китов
Ученые нашли способ превращать CO₂ в метан
Ученые нашли способ превращать CO₂ в метан

Новости компаний, релизы

От парты к станку: как в Казани учат будущих авиастроителей
От атома до села: как Минобрнауки тратит миллионы на популяризацию науки
Деньги любят счет: как пенсионеры осваивают банковские сервисы
Почва под контролем: чем Verda поможет фермерам
Кто перешел на новый уровень: рейтинг приложений без прикрас