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新一代的半導(dǎo)體研發(fā)成功,雙螺旋有機(jī)金屬框架材料

獨(dú)愛(ài)72H ? 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理 ? 作者:佚名 ? 2020-04-13 11:43 ? 次閱讀
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(文章來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)整理)

研究人員利用近年來(lái)熱門(mén)的金屬有機(jī)框架(MOF)結(jié)構(gòu)造出一種雙螺旋結(jié)構(gòu)材料,是下一代半導(dǎo)體可用的新材料,其導(dǎo)電性能更好,而且生產(chǎn)過(guò)程無(wú)需現(xiàn)代半導(dǎo)體所需的高溫技術(shù),室溫下可以生產(chǎn)。

MOF材料是近年來(lái)越發(fā)熱門(mén)的多功能材料,已逐步走出實(shí)驗(yàn)室投入實(shí)際應(yīng)用。這類(lèi)材料可以吸收有毒氣體、加快化學(xué)反應(yīng),控制藥性釋放速度,還可以用在充電電池和太陽(yáng)能電池上。MOF是由金屬離子通過(guò)有機(jī)配位體連接在一起組成的矩陣結(jié)構(gòu)。利用高精確度原子制造工藝,它們以非常有序的重復(fù)性單元結(jié)構(gòu)排列,多數(shù)呈現(xiàn)孔狀結(jié)構(gòu)。

自從20年前首個(gè)MOF材料出現(xiàn)以來(lái),至今研究人員用各種各樣的金屬和有機(jī)配位體已造出了二萬(wàn)多種這類(lèi)材料。

主要研究員美國(guó)克萊姆森大學(xué)(Clemson University)的薩哈(Sourav Saha)說(shuō),現(xiàn)有的多數(shù)MOF材料多采用線(xiàn)形或平面配位體,而這項(xiàng)研究采用了蝴蝶狀、不規(guī)則多邊形的配位體,造出雙螺旋結(jié)構(gòu)的材料,最后通過(guò)碘分子部分氧化后增強(qiáng)導(dǎo)電性。

薩哈介紹說(shuō):“化學(xué)界早就注意到蝶形配位體,可是以前從未有人把它用在MOF材料中。用它搭建而成的雙螺旋結(jié)構(gòu),在相鄰單元之間造出了獨(dú)特的S形帶電通路。當(dāng)?shù)闻湮惑w的一邊被碘氧化的時(shí)候,另一邊仍是中性,組成了分子間接縫電荷轉(zhuǎn)移鏈。電子可以在分子間的S形通道上移動(dòng),讓這種MOF材料導(dǎo)電性更好?!?/p>

研究人員先把鋅鹽溶劑和蝶形配位體以一定比例混合后放入烤箱,在約65攝氏度中烘烤24小時(shí)?!暗玫狡恋陌鍫畛壬w?!毖芯繂T戈迪略(Monica Gordillo)說(shuō),為了達(dá)到最好的效果,他們不斷調(diào)整溶液的配方、配位體與鋅鹽離子的比例以及溫度等各種條件。

最后,把碘蒸汽注入孔狀MOF材料,造成一邊缺電子、另一邊充滿(mǎn)電子的獨(dú)特通路。現(xiàn)在的半導(dǎo)體材料通常要在500~1000攝氏度高溫下制造。這種MOF半導(dǎo)體可以在室溫至150攝氏度下制造,節(jié)省很多能源。

薩哈表示,他們的研究組將繼續(xù)使用不同形狀的配位體、不同的配比制造其它MOF材料。它們?cè)谖磥?lái)電子業(yè)、能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能設(shè)備上都有潛在用途。
(責(zé)任編輯:fqj)

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