09 okt 2023 (Nanowerk Nieuws) Onderzoekers van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen en de Universiteit van Kyoto hebben een strategie voorgesteld om ‘face-on’ en ‘edge-on’ geleidende metaal-organisch raamwerk (cMOF) nanofilms op substraten door het ‘stand-up’-gedrag van liganden op verschillende oppervlakken te controleren om de moeilijkheid bij de oriëntatiecontrole van dergelijke films te overwinnen.
Wetenschappers hebben een methode ontwikkeld om de oriëntatie van geleidende metaal-organische raamwerken (cMOF) nanofilms op substraten te controleren, waarmee uitdagingen in de grensvlakchemie worden aangepakt.
Met behulp van atoomkrachtmicroscopie en röntgenstraling demonstreerde het team de zachtheid en unieke geleidende functies van deze kristallijne nanofilms.
Uit het onderzoek bleek dat structurele zachtheid, naast redox-interacties, de elektrische geleidbaarheid in de cMOF-nanofilm kan moduleren.
Schematische weergave van de voorbereiding van de geleidende dunne MOF-films met omkerende oriëntaties, het roosterbeeld verkregen van FM-AFM en de anisotrope zachtheid-geleidbaarheid onthuld door de operando GIWAXS-Sensor. (Afbeelding: YAO Mingshui) Elektrisch cMOF's zijn geleidelijk ontstaan door hun potentieel te ontsluiten om ladingen in poreuze kristallen te geleiden. cMOF's toegepast in elektrische apparaten hybridiseren normaal gesproken met andere materialen, vooral substraten. Daarom is het nauwkeurig controleren van de interface tussen cMOF en een substraat cruciaal. De onontdekte grensvlakchemie van cMOF's maakt de gecontroleerde synthese en geavanceerde karakterisering van dunne films van hoge kwaliteit echter bijzonder uitdagend. In het bijzonder is de experimenteel waargenomen oriëntatie, in tegenstelling tot de verwachte “edge-on” uitlijning van de 2D-vlakken die voortkomen uit de hydrofiele -OH-rand en de hydrofobe trifenyleenkern, in feite de “face-on” configuratie van de 2D-vlakken. op de substraten. “De uitdaging ligt in het opwekken van de noodzakelijke hoge oppervlaktedruk om een ‘staande’ configuratie van de kern te bereiken”, zegt prof. YAO Mingshui van IPE, eerste auteur van het onderzoek. Algemeen wordt waargenomen dat bij de Langmuir-Blodgett (LB)-techniek liganden met een hydrofobe kern en een hydrofiele rand een rechtopstaande oriëntatie kunnen aannemen op hydrofiele oppervlakken wanneer ze worden blootgesteld aan hoge oppervlaktedruk. “Geïnspireerd door het 'opstaan'-gedrag, gebruiken we ultrahoge concentraties, samen met krachtige verdamping tijdens het spuiten, om een unieke lokale hoge oppervlaktedruk te creëren die het 'opstaan' van HHTP kan veroorzaken (HHTP = 2,3,6,7,10,11 ,XNUMX-hexahydrotrifenyleen)-liganden. Dienovereenkomstig kunnen de 'face-on' en 'edge-on' dunne films worden vervaardigd”, zegt prof. Kenichi Otake van de Universiteit van Kyoto, corresponderend auteur van het onderzoek. Er zijn verschillende betrouwbare analyses uitgevoerd om de kristalliniteit en oriëntatie van films met een ultradunne dikte variërend van enkele nanometers tot tientallen nanometers te verifiëren. “De operando GIWAXS-beeldvorming en elektrische monitoring onthulden de anisotrope raamwerkzachtheid geassocieerd met elektrische geleidbaarheid op de cMOF-nanofilm. Het beantwoordt de vraag of het algemeen beschouwde rigide Cu-HHTP zacht kan zijn”, zegt prof. Susumu Kitagawa van de Universiteit van Kyoto, corresponderend auteur van het onderzoek. Naast redox-interacties is bevestigd dat de structurele zachtheid de elektrische geleidbaarheid op een anisotrope manier moduleert.
Key Takeaways
Het Onderzoek
Het team heeft een methodologie voor operando-karakterisering ontwikkeld met behulp van atoomkracht microscopie en röntgenstraling om de zachtheid van de kristallijne nanofilms aan te tonen en hun unieke geleidende functies te onthullen. Het onderzoek is gepubliceerd in PNAS (“Groeimechanismen en anisotrope zachtheid-afhankelijke geleidbaarheid van oriëntatie-controleerbare metaal-organische raamwerk nanofilms”).
Schematische weergave van de voorbereiding van de geleidende dunne MOF-films met omkerende oriëntaties, het roosterbeeld verkregen van FM-AFM en de anisotrope zachtheid-geleidbaarheid onthuld door de operando GIWAXS-Sensor. (Afbeelding: YAO Mingshui) Elektrisch cMOF's zijn geleidelijk ontstaan door hun potentieel te ontsluiten om ladingen in poreuze kristallen te geleiden. cMOF's toegepast in elektrische apparaten hybridiseren normaal gesproken met andere materialen, vooral substraten. Daarom is het nauwkeurig controleren van de interface tussen cMOF en een substraat cruciaal. De onontdekte grensvlakchemie van cMOF's maakt de gecontroleerde synthese en geavanceerde karakterisering van dunne films van hoge kwaliteit echter bijzonder uitdagend. In het bijzonder is de experimenteel waargenomen oriëntatie, in tegenstelling tot de verwachte “edge-on” uitlijning van de 2D-vlakken die voortkomen uit de hydrofiele -OH-rand en de hydrofobe trifenyleenkern, in feite de “face-on” configuratie van de 2D-vlakken. op de substraten. “De uitdaging ligt in het opwekken van de noodzakelijke hoge oppervlaktedruk om een ‘staande’ configuratie van de kern te bereiken”, zegt prof. YAO Mingshui van IPE, eerste auteur van het onderzoek. Algemeen wordt waargenomen dat bij de Langmuir-Blodgett (LB)-techniek liganden met een hydrofobe kern en een hydrofiele rand een rechtopstaande oriëntatie kunnen aannemen op hydrofiele oppervlakken wanneer ze worden blootgesteld aan hoge oppervlaktedruk. “Geïnspireerd door het 'opstaan'-gedrag, gebruiken we ultrahoge concentraties, samen met krachtige verdamping tijdens het spuiten, om een unieke lokale hoge oppervlaktedruk te creëren die het 'opstaan' van HHTP kan veroorzaken (HHTP = 2,3,6,7,10,11 ,XNUMX-hexahydrotrifenyleen)-liganden. Dienovereenkomstig kunnen de 'face-on' en 'edge-on' dunne films worden vervaardigd”, zegt prof. Kenichi Otake van de Universiteit van Kyoto, corresponderend auteur van het onderzoek. Er zijn verschillende betrouwbare analyses uitgevoerd om de kristalliniteit en oriëntatie van films met een ultradunne dikte variërend van enkele nanometers tot tientallen nanometers te verifiëren. “De operando GIWAXS-beeldvorming en elektrische monitoring onthulden de anisotrope raamwerkzachtheid geassocieerd met elektrische geleidbaarheid op de cMOF-nanofilm. Het beantwoordt de vraag of het algemeen beschouwde rigide Cu-HHTP zacht kan zijn”, zegt prof. Susumu Kitagawa van de Universiteit van Kyoto, corresponderend auteur van het onderzoek. Naast redox-interacties is bevestigd dat de structurele zachtheid de elektrische geleidbaarheid op een anisotrope manier moduleert.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63801.php
