سنتز ماده جدید اسفنج مانند با خواص مغناطیسی منحصر بفرد

ماده جدید سنتز شده می‌تواند به طور بالقوه در اپتوالکترونیک ها، فوتوولتاییک ها، الکتروکاتالیست ها و ذخیره‌سازهای انرژی کاربرد داشته باشند. ساختار شیمیایی این ماده (iodine-doped Ni(II) tetraaza-annulene-linked MOF (NiTAA-MOF)) می‌باشد. این ماده همچنین به عنوان ماده اسفنجی یا پنیر سوییسی شناخته می‌شود. MOF ها از یون‌های فلزی متصل به لیگاندهای ارگانیک ساخته شده و با سوراخ‌هایی به اندازه نانو مشخص می‌شوند. محققان با همکاری دانشکده علوم مواد در انستیتوی ملی علم و فناوری اولسان (UNIST) تتراازای نیکل (II) حلقوی مرتبط با آنولن MOF (NiTAA-MOF) را طراحی و ساخته، که در آن اجزای فلزی نیکل است.

محققان دریافتند که تغییر این MOF با ید باعث تغییر خاصیت رسانایی و مغناطیس آن می‌شود. در واقع یک عایق با هدایت الکتریکی کوچکتر از 10-10 زیمنس در سانتی متر است. با این حال، هنگامی که از نظر شیمیایی توسطید اکسیده می‌شود، همان اندازه گیری به 0.01 زیمنس در سانتی متر افزایش می‌یابد (هرچه این عدد بزرگتر باشد، هادی بهتر است). این نتیجه نقش حیاتی اکسیداسیون لیگاند را در هدایت الکتریکی برخی MOF هاشان می‌دهد و درک منشاء هدایت الکتریکی در این نوع MOF ها را گسترش می‌دهد.

علاوه بر این، تیم بررسی کردند که چگونه این ماده در یک میدان مغناطیسی کاربردی مغناطیسی می‌شود. اندازه گیری مغناطیس انجام شده توسط محققان دانشکده علوم مواد نشان داد که NiTAA-MOF با دوزید پارامغناطیس است، یعنی به مقدار کمی توسط یک میدان مغناطیسی خارجی جذب می‌شود و در دماهای بسیار پایین ضد مغناطیس می‌شود. این بدان معنی است که می‌تواند به عنوان یک عامل قطبی در قطبش هسته‌ای پویای هسته ای-رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (DNP-NMR) که در آزمایشات برای توصیف مواد استفاده می‌شود، مفید باشد. ساختار MOF نیز از طریق محاسبات دقیق مدل‌سازی شد و با روش‌های مختلفی از جمله پراش پرتوی ایکس، مادون قرمز، فوتوالکترون اشعه ایکس، اشعه ماوراء بنفش اشعه ماوراء بنفش، تابش پارامغناطیسی الکترونی، و طیف‌سنجی رامان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

پروفسور رووف، یکی از مؤلفان مربوطه در این مطالعه و استاد UNIST می‌گوید: "کار ما می‌تواند به درک اساسی روابط ساختار در MOF های هادی الکتریکی کمک کند و ممکن است راه را برای ایجاد MOF های جدید با هدایت الکتریکی هموار کند." "علاوه بر این، NiTAA-MOF به عنوان سنتز و ید دوز ممکن است در تقلید کاتالیز، کاتالیز و ذخیره انرژی استفاده شود."