C₆₀エンカプスレーションによって強化された調節可能な導電性を持つπ-スタックされた3D金属有機フレームワークの溶媒指向組立

科学分野:

• 材料科学
• 化学について
• 固体物理学

背景:

• メタル・オーガニック・フレームワーク (MOF) は,調節可能な構造とホスト・ゲスト化学により,導電性材料として有望である.
• 導電性MOFにおける導電性,多孔性,構造的調節性との相互作用に関する体系的な研究は欠けている.

研究 の 目的:

• 導電性と多孔性の異なる3D銅MOFを合成し,体系的に調査する.
• MOFの電気特性に対するゲスト分子の封じ込めの影響を調査する.

主な方法:

• トリフェニレンベースのヘクサトピーカルボキシラートリンクルを使用した3D銅MOF (NU-4000〜NU-4003) シリーズの合成.
• MOFトポロジーとπ-πスタッキングを制御するための溶媒比の調節.
• MOFチャネル内のC60フルレンのカプセル化により導電性が向上する.

主要な成果:

• 溶媒の比率を調節することで,断熱器 (< 10^-6 S/cm) から半導体 (10^-8 から 10^2 S/cm) まで電気伝導性を達成した.
• NU-4003 MOFは,連続したπ-πスタッキングで,導電性は1.7 × 10^-6 S/cmであった.
• C60をNU-4003に封じ込めると,高孔密度で8度程度の伝導性が140S/cmまで増加した.

結論:

• MOFにおけるπ-πスタッキングとホスト・ゲスト化学の組み合わせは,電気伝導性を著しく高めます.
• NU-4003-C60は,電子およびエネルギーアプリケーションの潜在性を示す,報告されている最も伝導性の高い3DMOFの1つを表しています.
• この研究は,統合された電荷輸送経路を通じて,孔性の維持された導電性MOFを設計するための青写真を提供します.