Des chercheurs de l'Institut d'ingénierie des procédés (IPE) de l'Académie chinoise des sciences et de l'Université de Kyoto ont proposé une stratégie pour développer des nanofilms conducteurs organométalliques (cMOF) « de face » et « de bord » sur des substrats en contrôlant la comportements « stand-up » de ligands sur diverses surfaces pour surmonter la difficulté du contrôle de l'orientation de tels films.

Ils ont établi une méthodologie de caractérisation operando utilisant la microscopie à force atomique et les rayons X pour démontrer la douceur des nanofilms cristallins et révéler leurs fonctions conductrices uniques. L'étude a été publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences le 25 septembre.

Les cMOF ont un grand potentiel d’utilisation dans les appareils électriques modernes en raison de leur nature poreuse et de leur capacité à conduire des charges dans un réseau régulier. Les cMOF appliqués dans les appareils électriques s'hybrident normalement avec d'autres matériaux, en particulier les substrats. Par conséquent, contrôler précisément l’interface entre un cMOF et un substrat est crucial.

Cependant, la chimie d’interface inexplorée des cMOF rend la synthèse contrôlée et la caractérisation avancée de films minces de haute qualité particulièrement difficiles. Plus précisément, contrairement à l'alignement anticipé « de face » des plans 2D issus du bord hydrophile -OH et du noyau triphénylène hydrophobe, l'orientation observée expérimentalement est, en fait, la configuration « face à face » des plans 2D. sur les substrats.

"Le défi consiste à induire la pression de surface élevée nécessaire pour obtenir une configuration 'debout' du noyau", a déclaré le professeur Yao Mingshui de l'IPE, premier auteur de l'étude.

Dans la technique de Langmuir – Blodgett (LB), les ligands dotés d'un noyau hydrophobe et d'un bord hydrophile peuvent adopter une orientation verticale sur des surfaces hydrophiles lorsqu'ils sont soumis à une pression de surface élevée.

« Inspirés par les comportements de « debout », nous employons une concentration ultra-élevée, ainsi qu'une évaporation vigoureuse pendant la pulvérisation, pour créer une pression de surface élevée locale unique qui peut induire le « debout » du HHTP (HHTP =2,3,6). ,7,10,11-hexahydrotriphénylène) en conséquence, les films minces « face sur » et « bord sur » peuvent être fabriqués », a déclaré le professeur Kenichi Otake de l'Université de Kyoto, auteur correspondant de l'étude.

Diverses analyses fiables ont été réalisées pour vérifier la cristallinité et l'orientation des films d'une épaisseur ultra fine allant de quelques nanomètres à des dizaines de nanomètres.

"L'imagerie operando GIWAXS et la surveillance électrique ont révélé la douceur du cadre anisotrope associée à la conductivité électrique sur le nanofilm cMOF. Cela répond à la question de savoir si le Cu-HHTP rigide généralement considéré peut être mou", a déclaré le professeur Susumu Kitagawa de l'Université de Kyoto, auteur correspondant. de l’étude. En plus des interactions redox, il a été confirmé que la douceur structurelle module la conductivité électrique de manière anisotrope.

Plus d'informations : Ming-Shui Yao et al, Mécanismes de croissance et conductivité anisotrope dépendante de la douceur des nanofilms à structure métal-organique à orientation contrôlable, Actes de l'Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2305125120

Informations sur le journal : Actes de l'Académie nationale des sciences

Fourni par l'Académie chinoise des sciences