Добавочные молекулы помогают металл-органическим каркасам проводить электричество

Игорь Анфиногентов06.12.20132030

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.

Добавочные молекулы помогают металл-органическим каркасам 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“.

www.nist.gov/cnst/20131205_mof.cfm

Подписаться: Телеграм | Дзен | Вконтакте


Хайтек

Световой код: бозонное сэмплирование пробивает дорогу в реальный мир
Световой код: бозонное сэмплирование пробивает дорогу в реальный мир

Квантовые технологии нашли неожиданное примене...

Ученые нашли простой способ упорядочить нанотрубки
Ученые нашли простой способ упорядочить нанотрубки

Под поляризованным светом нитрид-борные нанотр...

Разработан новый метод проектирования 3D-плетеных композитов
Разработан новый метод проектирования 3D-плетеных композитов

Представьте станок, который плетет каркас для&...

Новый материал снижает температуру строений на 9 градусов
Новый материал снижает температуру строений на 9 градусов

Ученые нашли способ превратить здания в г...

Ученые создали молекулярную колбу для точных реакций
Ученые создали молекулярную колбу для точных реакций

Исследователи нашли способ управлять молекулам...

Найдена безопасная замена свинцовым материалам
Найдена безопасная замена свинцовым материалам

Олово и церий превратили многообещающий, ...

Ученые впервые увидели заряды в нанокерамике
Ученые впервые увидели заряды в нанокерамике

Границы между микроскопическими областями в&nb...

Ученые создали сверхчувствительный сенсор дофамина
Ученые создали сверхчувствительный сенсор дофамина

Дофамин называют молекулой мотивации, и т...

Ученые решили проблему хрупкости энергохранилищ
Ученые решили проблему хрупкости энергохранилищ

3D-печать совершила скачок в энергетике&n...

Один распадается, двое рождаются: физики поймали момент
Один распадается, двое рождаются: физики поймали момент

Угловой момент света ведет себя странно, но&nb...

Навигация без слепых зон: алгоритм научили видеть сквозь стены
Навигация без слепых зон: алгоритм научили видеть сквозь стены

Представьте навигатор, который почти не о...

Создан самовосстанавливающийся материал для электроники
Создан самовосстанавливающийся материал для электроники

Ученые создали материал, который делает электр

Квантовый танец электронов: как графен сохраняет память
Квантовый танец электронов: как графен сохраняет память

Графен снова удивляет: теперь он проводит

Ученые создали антенну для сверхточной диагностики сосудов
Ученые создали антенну для сверхточной диагностики сосудов

Ученые разглядели то, что годами ускольза

Ученые придумали, как изучать чипы без разрушения
Ученые придумали, как изучать чипы без разрушения

Ошибка в один нанометр может испортить пр...

Вдохновленный совами аэрогель снижает шум двигателей на 9 децибел
Вдохновленный совами аэрогель снижает шум двигателей на 9 децибел

Представьте материал, который заглушает шум&nb...

Ученые усилили сверхтонкие магниты на 20%
Ученые усилили сверхтонкие магниты на 20%

Что, если ваш смартфон сможет обраба...

Разбор на запчасти: что скрывают протоны при большом увеличении
Разбор на запчасти: что скрывают протоны при большом увеличении

Кварки и глюоны прячутся внутри адронов, ...

Физики подтвердили существование квантовой спиновой жидкости
Физики подтвердили существование квантовой спиновой жидкости

Абсолютный ноль, квантовая запутанность и ...

Поиск на сайте

ТОП - Новости мира, инновации

Новости компаний, релизы

Больше никаких цифр: теперь квитанции в приложении Альфа-Банка вбиваются сами
Автономные дроны без веб-интерфейса: просто API и никаких сложностей
ITPOD обновил номенклатуру серверов — разбираем обозначения
Стажировка на Казанском вертолетном заводе – как студенты осваивали авиастроение
Как учат инноваторов: новый подход Московского Политеха