Двухмерный металлорганический каркас MOF новой структуры получен учёными

Двухмерный металлорганический каркас MOF новой структуры получен учёными

Химиками Центра многомерных углеродных материалов института фундаментальных наук (Южная Корея) воспроизведён синтез нового типа двумерного металлоорганического каркаса (MOF). Продукт обладает уникальными свойствами электропроводности и магнитными свойствами. Подробнее относительно инновационного материала опубликованы материалы на страницах журнала «American Chemical Society». Продукт видится учёными потенциально важным для оптоэлектроники, фотоэлектрической обработки, электрического катализа, накопления энергии.

Металлоорганические каркасы с органическими лигандами

Получившие известность материалов на основе губчато подобной структуры, MOF содержат ионы металлов, связанных с органическими лигандами. При этом характеризуются MOF зачастую отверстиями наноразмерной величины. Новая разработка характерна тем, что содержит металлический компонент никель, а молекулы тетрааза аннулена никеля используются в качестве строительных блоков. Такого рода структура получена впервые.

Исследованиями обнаружено: легирование MOF йодом изменяет свойства проводимости и магнетизма. Обычный (нелегированный) «NiTAA-MOF» проводит электричество плохо. По сути, материал представляет изолятор, степень электрической проводимости которого меньше 10-10 См/м (сименс на сантиметр). Однако, по факту химического окисления йодом, указанная величина составляет уже 0,01 См/см.

Этот результат показывает жизненно важную роль окисления лиганда для электропроводности некоторых 2D металлоорганических каркасов, расширяя понимание происхождения электропроводности материалов этого типа. Дополнительно специалистами проверялось как новый материал намагничивается посредством приложенного магнитного поля.

Измерения намагниченности показали, что легированный йодом «NiTAA» является парамагнитным продуктом. Другими словами — материал слабо притягивается внешним магнитным полем и становится антиферромагнитным при очень низких температурах. Этот момент означает полезность металлоорганических каркасов в качестве поляризующего агента в динамической поляризации ядер магнитным резонансом (DNP-ЯМР). Эта технология используется в экспериментах для характеристики материала.

Моделирование и анализ различными способами

Структура 2D MOF была также смоделирована посредством подробных расчетов и проанализирована различными методами:

  • рентгеновской дифракцией,
  • инфракрасным рентгеновским фотоэлектроном,
  • диффузной отражательной способностью УФ-видимой области,
  • электронным парамагнитным резонансом,
  • рамановской спектроскопией.

Таким образом, проведённая работа обещает внести вклад в область фундаментального понимания отношений структура-свойство 2D электропроводящих металлоорганических каркасов и проложить путь к разработке новых электропроводящих структур. Кроме того, вновь синтезированный и легированный йодом «NiTAA-MOF», допускает успешное применение под имитацию каталазы, катализа и накопления энергии.


При помощи информации: ACS