Vista dall'alto (sinistra) e vista laterale (destra), che illustra la struttura porosa e stratificata di una polvere altamente conduttiva, precursore di un nuovo, analogo del grafene sintonizzabile. Attestazione:Mircea Dincă, Istituto di Tecnologia del Massachussetts
Un materiale elettricamente conduttivo, con strati simili al grafene (singolo foglio di grafite), è stato sintetizzato in condizioni blande utilizzando una molecola ben nota che consente un buon accoppiamento elettronico di ioni nichel e frazioni organiche. Il nuovo materiale poroso mostra un'elevata conduttività elettrica come materiale sfuso che è potenzialmente sintonizzabile e ha un'insolita dipendenza dalla temperatura, suggerendo una nuova fisica fondamentale.
Il nuovo materiale poroso è un cristallino, conduttore elettrico strutturalmente accordabile con un'elevata area superficiale; tali materiali sono ricercati per applicazioni nell'immagazzinamento di energia e per studiare la fisica fondamentale degli strati, materiali bidimensionali.
Le strutture metallo-organiche (MOF) sono materiali ibridi organico-inorganici che sono stati tradizionalmente studiati per applicazioni di stoccaggio o separazione di gas a causa della loro elevata area superficiale. Realizzare buoni conduttori elettrici con questi materiali normalmente isolanti è stata una sfida di lunga data, poiché i conduttori intrinseci altamente porosi possono essere utilizzati per una vasta gamma di applicazioni, compreso l'accumulo di energia. I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology e dell'Università di Harvard hanno dimostrato che combinando una molecola organica, 2, 3, 6, 7, 10, 11-esaminotrifenilene (abbreviato come HITP), con ioni nichel in soluzione acquosa di ammoniaca e aria provoca l'autoassemblaggio di una polvere nera porosa altamente conduttiva, Ni 3 (HITP) 2 . Il nuovo materiale è composto da pile di fogli bidimensionali infiniti che ricordano la grafite, con una conducibilità elettrica a temperatura ambiente di ~40 S/cm.
La conduttività di questo materiale è paragonabile a quella della grafite sfusa e tra le più alte per tutti i MOF conduttori riportati fino ad oggi. Inoltre, la dipendenza dalla temperatura della conducibilità mostra una dipendenza lineare tra 100 K e 500 K, suggerendo un insolito meccanismo di trasporto di carica che non è stato precedentemente osservato in nessun semiconduttore organico, e quindi resta da indagare. In forma sfusa, il materiale potrebbe essere utilizzato per supercondensatori e applicazioni di elettrocatalisi. Dopo l'esfoliazione, cioè., distacco degli strati successivi, il materiale dovrebbe comportarsi come un analogo del grafene con bandgap sintonizzabile e proprietà elettromagnetiche, suggerendo nuovi usi e proprietà quantistiche esotiche nella fisica dello stato solido.
