Poröses Schichtmaterial kann als Graphenanalog dienen

Poröses Schichtmaterial kann als Graphenanalog dienen
Anonim

vom US-Energieministerium

Image

Ein elektrisch leitfähiges Material mit graphenähnlichen Schichten (einzelne Graphitschicht) wurde unter milden Bedingungen unter Verwendung eines bekannten Moleküls synthetisiert, das eine gute elektronische Kopplung von Nickelionen und organischen Anteilen ermöglicht. Das neue poröse Material weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit als potenziell abstimmbares Schüttgut mit ungewöhnlicher Temperaturabhängigkeit auf, was auf eine neue grundlegende Physik schließen lässt.

Das neue poröse Material ist ein kristalliner, strukturell abstimmbarer elektrischer Leiter mit einer großen Oberfläche; Solche Materialien werden für Anwendungen bei der Speicherung von Energie und zur Untersuchung der grundlegenden Physik von zweidimensionalen Schichtmaterialien gesucht.

Metallorganische Gerüste (Metal-Organic Frameworks, MOFs) sind hybride organisch-anorganische Materialien, die aufgrund ihrer großen Oberfläche traditionell für Gasspeicher- oder -trennungsanwendungen untersucht wurden. Die Herstellung guter elektrischer Leiter aus diesen normalerweise isolierenden Materialien ist seit langem eine Herausforderung, da hochporöse intrinsische Leiter für eine Reihe von Anwendungen, einschließlich Energiespeicherung, verwendet werden könnten. Forscher am Massachusetts Institute of Technology und der Harvard University haben gezeigt, dass die Kombination eines organischen Moleküls, 2, 3, 6, 7, 10, 11-Hexaiminotriphenylen (abgekürzt als HITP), mit Nickelionen in wässriger Ammoniaklösung und Luft die Selbstentzündung bewirkt. Aufbau eines hochleitfähigen porösen schwarzen Pulvers, Ni 3 (HITP) 2 . Das neue Material besteht aus Stapeln von unendlichen zweidimensionalen, graphitähnlichen Platten mit einer elektrischen Leitfähigkeit bei Raumtemperatur von ~ 40 S / cm.

Die Leitfähigkeit dieses Materials ist vergleichbar mit der von Bulk-Graphit und gehört zu den höchsten aller bisher gemeldeten leitfähigen MOFs. Darüber hinaus zeigt die Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit eine lineare Abhängigkeit zwischen 100 K und 500 K, was auf einen ungewöhnlichen Ladungstransportmechanismus hindeutet, der bisher in keinem organischen Halbleiter beobachtet wurde und daher noch untersucht werden muss. In Bulkform könnte das Material für Superkondensatoren und Elektrokatalyse-Anwendungen verwendet werden. Es wird erwartet, dass sich das Material beim Peeling, dh beim Ablösen aufeinanderfolgender Schichten, wie ein Graphenanalog mit einstellbarer Bandlücke und elektromagnetischen Eigenschaften verhält, was auf neue Verwendungen und exotische Quanteneigenschaften in der Festkörperphysik hindeutet.