p Estruturas metal-orgânicas (MOF) são materiais híbridos orgânicos-inorgânicos porosos cristalinos que, enchendo seus poros com moléculas hóspedes, pode criar funcionalidades por meio de interações entre as estruturas orgânicas-inorgânicas do MOF (hospedeiro) e suas moléculas convidadas. Esta química hospedeiro-convidado tem o potencial de trazer propriedades elétricas "projetáveis", permitindo que um material seja organizado de maneiras nunca antes possíveis - abrindo caminho para a próxima geração de dispositivos inteligentes de filme fino. p "Contudo, a maioria dos MOFs exibe baixa condutividade elétrica, "afirma o professor Masahide Takahashi, "devido à natureza isolante dos ligantes orgânicos e às lacunas entre as formas variadas que compõem o material cristalino." Seu grupo de pesquisa da Universidade da Prefeitura de Osaka, A Escola de Pós-Graduação em Engenharia desenvolveu um método para projetar e controlar o caminho do fluxo de elétrons em um material policristalino e realizou um material de filme fino que apresenta alta condutividade em uma direção controlável. Seu trabalho foi relatado em 4 de junho, 2021, no Journal of Materials Chemistry A .

p Considere o fluxo de elétrons criado pela interação entre o MOF hospedeiro e suas moléculas convidadas. Imagine um material hospedeiro feito de um cristal do mesmo formato - como um condutor de cristal único imaculado. Como toda a massa é uma forma, não haveria lacunas entre suas moléculas convidadas, e, portanto, grande condutividade. A desvantagem é que o processamento desse material para fabricar outros dispositivos exigiria altas temperaturas e pressão e controle preciso da atmosfera para manter sua forma uniforme. Até agora, isso se revelou impraticável. Um material policristalino é feito de pequenos cristais de tamanhos e formatos variados. Isso o livra do mesmo obstáculo de manter uma forma uniforme durante o processamento, tornando-o um material candidato para a fabricação de uma ampla gama de dispositivos de película fina de próxima geração. Contudo, "para exibir funções de condutividade semelhantes a cristais únicos, precisaríamos de um método para alinhar os grãos de cristal sem lacunas ", afirma o professor associado Kenji Okada.

p Esses grãos de cristal em MOFs são como poros de tamanho molecular que podem acomodar moléculas específicas em uma orientação e espaçamento específicos. Em vez de descobrir como alinhar a forma de cada poro com cada molécula para facilitar a condutividade, a equipe se concentrou nas regularidades dos grupos hidroxila superficiais dos hidróxidos metálicos. Usando uma combinação de correspondência de rede e ligação de interface, a equipe determinou dois tipos de relacionamentos de orientação, ou caminhos condutores, e percebi uma orientação em que o caminho no plano era 10 vezes mais condutivo do que o outro.

p "Ao combinar a abordagem de crescimento epitaxial com a tecnologia de litografia UV, "afirma o professor Takahashi, "fomos capazes de criar filmes MOF policristalinos semicondutores orientados, independentemente da forma dos cristais individuais."