Une équipe internationale de chercheurs d'Oxford, Diamant, et Turin, a démontré la nouvelle utilisation des expériences de réflectivité du rayonnement infrarouge synchrotron (SRIR) (Figure 1), mesurer les propriétés diélectriques complexes et à large bande des matériaux à charpente métallo-organique (MOF). Les composés à structure ouverte comme les MOF ont le potentiel de révolutionner le domaine des diélectriques à faible k, en raison de leur porosité ajustable couplée à une énorme combinaison de propriétés physico-chimiques que l'on ne trouve pas dans les systèmes conventionnels. Par ailleurs, Les capteurs optiques IR de prochaine génération et les technologies de communication térahertz (THz) à grande vitesse bénéficieront d'une meilleure compréhension des relations structure-propriété fondamentales qui sous-tendent les nouveaux matériaux diélectriques THz.

La caractérisation diélectrique des MOF est difficile, jusqu'ici, avec des données expérimentales très limitées disponibles pour guider la conception optimale des matériaux et la synthèse ciblée des matériaux souhaités. La recherche sur les diélectriques MOF en est à ses balbutiements. D'un côté, seules quelques études expérimentales peuvent être trouvées dans la littérature confinées soit au comportement diélectrique statique, ou, limité uniquement à la région des fréquences inférieures (kHz-MHz). D'autre part, des calculs théoriques des propriétés diélectriques d'un certain nombre de structures MOF ont été rapportés, mais il y a un manque de données expérimentales directes pour valider les résultats prédits. Principalement, cela est dû aux obstacles expérimentaux rencontrés pour obtenir une quantification précise, une analyse, et l'interprétation des propriétés diélectriques du MOF.

L'équipe dirigée par le professeur Jin-Chong Tan du Département des sciences de l'ingénieur d'Oxford a publié deux articles en Le journal des lettres physico-chimiques ( JPCL ), rapportant la caractérisation complète d'exemplaires topiques de diélectriques MOF. Développé en collaboration avec l'équipe de la ligne de lumière MIRIAM (B22) dirigée par le Dr Gianfelice Cinque au Diamond, cette nouvelle implémentation de la méthode de réflectance spéculaire dans l'IR et le THz offre un accès simple pour mesurer les fonctions diélectriques complexes des échantillons polycristallins MOF (Figure 2). Ces articles montrent la détermination de la réponse diélectrique dépendante de la fréquence IR et THz de composés MOF représentatifs, produire des données systématiques à large bande, pontage des régimes de longueur d'onde du micron (proche IR) au millimètre (THz). Significativement, cela a atteint trois ordres de grandeur en termes de niveaux d'énergie, englobant les gammes eV et meV. Par ailleurs, les données large bande ont été utilisées pour établir les relations structure-propriété diélectrique en fonction de la porosité de la charpente, et, d'étudier l'évolution structurelle sous-jacente soumise à un stimulus de pression.