Ensamblaje dirigido por disolvente de marcos orgánicos metálicos 3D apilados con conductividad ajustable mejorada por...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los marcos metálico-orgánicos (MOF) son prometedores como materiales conductores debido a sus estructuras sintonizables y la química huésped-invitado.
• No se han realizado estudios sistemáticos sobre la interacción entre la conductividad, la porosidad y la afinidad estructural en los MOF conductores.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar e investigar sistemáticamente una serie de MOF de cobre 3D con conductividad y porosidad variables.
• Explorar el efecto de la encapsulación de moléculas invitadas en las propiedades eléctricas de los MOF.

Principales métodos:

• Síntesis de una serie de MOF de cobre en 3D (NU-4000 a NU-4003) utilizando un vinculante de carboxilato hexatópico a base de trifenileno.
• Modulación de las relaciones de disolvente para controlar la topología MOF y el apilamiento π-π.
• Encapsulación del fullereno C60 dentro de los canales MOF para mejorar la conductividad.

Principales resultados:

• Se obtienen conductividades eléctricas que van desde los aislantes (< 10^-6 S/cm) hasta los semiconductores (10^-8 a 10^2 S/cm) ajustando las relaciones de disolvente.
• NU-4003 MOF con apilamiento continuo π-π exhibió una conductividad de 1,7 × 10-6 S/cm.
• La encapsulación de C60 en NU-4003 dio como resultado una mejora de la conductividad de ocho órdenes de magnitud a 140 S/cm, con una alta ocupación de poros.

Conclusiones:

• La combinación de apilamiento π-π y la química anfitrión-invitado en MOF mejora significativamente la conductividad eléctrica.
• NU-4003-C60 representa uno de los MOF 3D más conductores informados, lo que demuestra el potencial para aplicaciones electrónicas y de energía.
• Este trabajo proporciona un plan para el diseño de MOF conductores con porosidad retenida a través de vías de transporte de carga integradas.