Ovanifrån (vänster) och sidovy (höger), illustrerar den porösa och skiktade strukturen hos ett mycket ledande pulver, föregångare till en ny, avstämbar grafenanalog. Kredit:Mircea Dincă, Massachusetts Institute of Technology
Ett elektriskt ledande material, med lager som liknar grafen (enkelt ark grafit), syntetiserades under milda förhållanden med användning av en välkänd molekyl som möjliggör god elektronisk koppling av nickeljoner och organiska delar. Det nya porösa materialet uppvisar hög elektrisk ledningsförmåga som ett bulkmaterial som är potentiellt inställbart och har ovanligt temperaturberoende, föreslår ny grundläggande fysik.
Det nya porösa materialet är ett kristallint, strukturellt avstämbar elektrisk ledare med stor ytarea; sådana material är eftertraktade för tillämpningar för att lagra energi och för att undersöka den grundläggande fysiken för skiktad, tvådimensionella material.
Metall-organiska ramverk (MOF) är organiskt-oorganiska hybridmaterial som traditionellt har studerats för gaslagring eller separationstillämpningar på grund av sin höga yta. Att göra bra elektriska ledare av dessa normalt isolerande material har varit en långvarig utmaning, eftersom mycket porösa inre ledare kan användas för en rad applikationer, inklusive energilagring. Forskare vid Massachusetts Institute of Technology och Harvard University har visat att en kombination av en organisk molekyl, 2, 3, 6, 7, 10, 11-hexaiminotrifenylen (förkortat HITP), med nickeljoner i vattenhaltig ammoniaklösning och luft orsakar självmontering av ett mycket ledande poröst svart pulver, Ni 3 (HITP) 2 . Det nya materialet består av staplar av oändliga tvådimensionella ark som liknar grafit, med en elektrisk ledningsförmåga i rumstemperatur på ~40 S/cm.
Konduktiviteten för detta material är jämförbar med den för bulkgrafit och bland de högsta för alla ledande MOF:er som rapporterats hittills. Dessutom, temperaturberoendet av konduktiviteten visar ett linjärt beroende mellan 100 K och 500 K, vilket tyder på en ovanlig laddningstransportmekanism som inte tidigare har observerats i några organiska halvledare, och återstår alltså att utreda. I bulkform, materialet skulle kunna användas för superkondensatorer och elektrokatalysapplikationer. Vid exfoliering, dvs. skalar av på varandra följande lager, materialet förväntas bete sig som en grafenanalog med inställbart bandgap och elektromagnetiska egenskaper, föreslår nya användningsområden och exotiska kvantegenskaper i fasta tillståndets fysik.
