金属有机框架化合物将会挑战传统半导体
二十多年前，有机聚合物进入电子世界，并产生了能够用于射频识别（RFID）标记或有机太阳电池有机半导体材料。现在，巴西圣保罗大学的研究组与英国、法国的研究人员合作，确定了另一类化学化合物，更奇特的金属有机框架（MOF），有望用于电子器件。
MOF是具有多孔结构的有机-无机异质晶体。该研究的论文刚刚发表在自然通讯上。论文的第一作者 Castaldelli称，由于具有超大的表面积，该材料适用于气体存储或催化剂，受到科研人员的极大关注。但另一个原因让该材料更独特：有可能实现材料性质设计。“该材料继承了各种组分结构化合物的性质，例如，你通过选择磁性金属中间体和荧光配体可得到一个磁性MOF。” Castaldelli解释说。“我们研究了这种材料如何用于各种电子器件中，例如太阳电池可以使用具有半导体性质的MOF。同时我们发现，这类材料有可能改变游戏规则。”为了寻找半导体性质的MOF材料，研究人员研究了当前用于电子器件的有机材料，并确定哪些材料可能带来半导体性质。“我们利用合适的无机离子合成了这种材料，所得到的MOF材料具有合适的电子性质。”英国萨里大学Imalka Jayawardena称。
他们的研究聚焦钴元素和环烷二酰亚胺组成的金属有机框架。除了是一种优秀的半导体，该材料还对光线有特殊的反应，这也是研究人员将详细研究探索的一个方面。“吸引我们的不是一个新器件，而是一个经典的光传感器。在经典光传感器中，我们可以将MOF属性与电子属性结合在一起。”Castaldelli说。该器件可直接与硅砷化镓太阳电池及光电探测器竞争。“砷化镓很贵，而我们的器件将会很便宜。”Jayawardena 预测。这种材料的性能调谐性可能会带来其他有趣的应用，比如气体传感器。“我们可以将这类材料的高孔隙度和半导体性质结合起来用于气体传感器。”Jayawardena说。该材料的另一个优势是可以较容易在一定衬底上采用印刷工艺制备而成。“理论上，你可以在洁净室内使用任何传统的半导体；在材料的生长过程中你可以控制结构和化学过程。”Jayawardena说。
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