Uma equipe internacional de pesquisadores de Oxford, Diamante, e Turin, demonstrou o novo uso de experimentos de refletividade de infravermelho de radiação síncrotron (SRIR) (Figura 1), para medir as propriedades dielétricas complexas e de banda larga de materiais de estrutura orgânica de metal (MOFs). Compostos de estrutura aberta como MOFs têm o potencial de revolucionar o campo dos dielétricos de baixo k, por causa de sua porosidade ajustável juntamente com uma enorme combinação de propriedades físico-químicas não encontradas em sistemas convencionais. Além disso, Sensores ópticos IR de próxima geração e tecnologias de comunicação terahertz (THz) de alta velocidade se beneficiarão de uma melhor compreensão das relações de estrutura-propriedade fundamentais que sustentam os novos materiais dielétricos THz.

A caracterização dielétrica de MOFs é um desafio, até agora, com dados experimentais muito limitados disponíveis para orientar o design de materiais ideal e síntese direcionada dos materiais desejados. A pesquisa sobre dielétricos MOF está em sua infância. Por um lado, apenas alguns estudos experimentais podem ser encontrados na literatura confinados seja ao comportamento dielétrico estático, ou, limitado apenas à região de frequência inferior (kHz-MHz). Por outro lado, cálculos teóricos das propriedades dielétricas de uma série de estruturas MOF foram relatados, mas faltam dados experimentais diretos para validar os resultados previstos. Principalmente, isso ocorre por causa das barreiras experimentais enfrentadas para alcançar uma quantificação precisa, análise, e interpretação das propriedades dielétricas do MOF.

A equipe liderada pelo professor Jin-Chong Tan do Departamento de Ciências da Engenharia de Oxford publicou dois artigos em The Journal of Physical Chemical Letters ( JPCL ), relatando a caracterização completa de exemplos tópicos de dielétricos MOF. Desenvolvido em colaboração com a equipe de linha de luz MIRIAM (B22) liderada pela Dra. Gianfelice Cinque em Diamond, esta nova implementação do método de refletância especular no IR e THz oferece acesso direto para medir as funções dielétricas complexas de amostras MOF policristalinas (Figura 2). Estes artigos mostram a determinação da resposta dielétrica dependente da frequência de IR e THz de compostos MOF representativos, produzindo dados de banda larga sistemáticos, ligando os regimes de comprimento de onda do mícron (infravermelho próximo) ao milímetro (THz). Significativamente, isso atingiu três ordens de magnitude em termos de níveis de energia, abrangendo as faixas eV e meV. Além disso, os dados de banda larga foram usados ​​para estabelecer as relações estrutura-propriedade dielétrica em função da porosidade da estrutura, e, estudar a evolução estrutural subjacente sujeita a um estímulo de pressão.