新一代的半導(dǎo)體研發(fā)成功，雙螺旋有機(jī)金屬框架材料

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研究人員利用近年來熱門的金屬有機(jī)框架（MOF）結(jié)構(gòu)造出一種雙螺旋結(jié)構(gòu)材料，是下一代半導(dǎo)體可用的新材料，其導(dǎo)電性能更好，而且生產(chǎn)過程無需現(xiàn)代半導(dǎo)體所需的高溫技術(shù)，室溫下可以生產(chǎn)。

MOF材料是近年來越發(fā)熱門的多功能材料，已逐步走出實驗室投入實際應(yīng)用。這類材料可以吸收有毒氣體、加快化學(xué)反應(yīng)，控制藥性釋放速度，還可以用在充電電池和太陽能電池上。MOF是由金屬離子通過有機(jī)配位體連接在一起組成的矩陣結(jié)構(gòu)。利用高精確度原子制造工藝，它們以非常有序的重復(fù)性單元結(jié)構(gòu)排列，多數(shù)呈現(xiàn)孔狀結(jié)構(gòu)。

自從20年前首個MOF材料出現(xiàn)以來，至今研究人員用各種各樣的金屬和有機(jī)配位體已造出了二萬多種這類材料。

主要研究員美國克萊姆森大學(xué)（Clemson University）的薩哈（Sourav Saha）說，現(xiàn)有的多數(shù)MOF材料多采用線形或平面配位體，而這項研究采用了蝴蝶狀、不規(guī)則多邊形的配位體，造出雙螺旋結(jié)構(gòu)的材料，最后通過碘分子部分氧化后增強(qiáng)導(dǎo)電性。

薩哈介紹說：“化學(xué)界早就注意到蝶形配位體，可是以前從未有人把它用在MOF材料中。用它搭建而成的雙螺旋結(jié)構(gòu)，在相鄰單元之間造出了獨特的S形帶電通路。當(dāng)?shù)闻湮惑w的一邊被碘氧化的時候，另一邊仍是中性，組成了分子間接縫電荷轉(zhuǎn)移鏈。電子可以在分子間的S形通道上移動，讓這種MOF材料導(dǎo)電性更好。”

研究人員先把鋅鹽溶劑和蝶形配位體以一定比例混合后放入烤箱，在約65攝氏度中烘烤24小時?！暗玫狡恋陌鍫畛壬w?！毖芯繂T戈迪略（Monica Gordillo）說，為了達(dá)到最好的效果，他們不斷調(diào)整溶液的配方、配位體與鋅鹽離子的比例以及溫度等各種條件。

最后，把碘蒸汽注入孔狀MOF材料，造成一邊缺電子、另一邊充滿電子的獨特通路?，F(xiàn)在的半導(dǎo)體材料通常要在500～1000攝氏度高溫下制造。這種MOF半導(dǎo)體可以在室溫至150攝氏度下制造，節(jié)省很多能源。

薩哈表示，他們的研究組將繼續(xù)使用不同形狀的配位體、不同的配比制造其它MOF材料。它們在未來電子業(yè)、能源轉(zhuǎn)換和儲能設(shè)備上都有潛在用途。
（責(zé)任編輯：fqj）