Un team internazionale di ricercatori di Oxford, Diamante, e Torino, ha dimostrato il nuovo uso di esperimenti di riflettività all'infrarosso della radiazione di sincrotrone (SRIR) (Figura 1), per misurare le proprietà dielettriche complesse ea banda larga dei materiali della struttura metallo-organica (MOF). I composti a struttura aperta come i MOF hanno il potenziale per rivoluzionare il campo dei dielettrici a basso k, a causa della loro porosità sintonizzabile accoppiata con un'enorme combinazione di proprietà fisico-chimiche non presenti nei sistemi convenzionali. Per di più, I sensori ottici IR di prossima generazione e le tecnologie di comunicazione terahertz (THz) ad alta velocità trarranno vantaggio da una migliore comprensione delle relazioni fondamentali struttura-proprietà alla base dei nuovi materiali dielettrici THz.

La caratterizzazione dielettrica dei MOF è impegnativa, finora, con dati sperimentali molto limitati disponibili per guidare la progettazione ottimale dei materiali e la sintesi mirata dei materiali desiderati. La ricerca sui dielettrici MOF è agli inizi. Da una parte, in letteratura si trovano solo pochi studi sperimentali confinati o al comportamento dielettrico statico, o, limitato solo alla regione di frequenza più bassa (kHz-MHz). D'altra parte, sono stati riportati calcoli teorici delle proprietà dielettriche di un certo numero di strutture MOF, ma mancano dati sperimentali diretti per convalidare i risultati previsti. Principalmente, questo è a causa delle barriere sperimentali incontrate nel raggiungimento di una quantificazione accurata, analisi, e interpretazione delle proprietà dielettriche del MOF.

Il team guidato dal professor Jin-Chong Tan del Dipartimento di Scienze ingegneristiche di Oxford ha pubblicato un paio di articoli in Il Giornale delle Lettere Chimiche Fisiche ( JPCL ), riportando la caratterizzazione completa di esemplari topici di dielettrici MOF. Sviluppato in collaborazione con il team MIRIAM beamline (B22) guidato dal Dr Gianfelice Cinque presso Diamond, questa nuova implementazione del metodo di riflettanza speculare nell'IR e THz offre un accesso diretto per misurare le complesse funzioni dielettriche dei campioni MOF policristallini (Figura 2). Questi documenti mostrano la determinazione della risposta dielettrica dipendente dalla frequenza IR e THz di composti MOF rappresentativi, fornendo dati sistematici a banda larga, collegando il micron (vicino IR) ai regimi di lunghezza d'onda millimetrica (THz). In modo significativo, questo ha raggiunto tre ordini di grandezza in termini di livelli di energia, che comprende le gamme eV e meV. Per di più, i dati a banda larga sono stati utilizzati per stabilire le relazioni struttura-proprietà dielettrica in funzione della porosità del quadro, e, studiare l'evoluzione strutturale sottostante soggetta ad uno stimolo pressorio.