به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو، پژوهشگران دانشگاه تربیت مدرس موفق به اصلاح رسانایی در چارچوب‌های آلی فلزی(MOF) شدند. عایق بودن یکی از محدودیت‌های بزرگ چارچوب‌های آلی فلزی است که این گروه تحقیقاتی موفق به رفع این چالش شده‌اند. نتایج این پروژه در نشریه معتبر Journal of the American Chemical Society با IF بیش از ۱۴ به چاپ رسیده است.
فرزانه روحانی، از محققان این پروژه درباره اهمیت موضوع این مقاله می‌گوید: «چارچوب‌های آلی فلزی به دلیل حفره‌ها و ساختار طراحی‌پذیر خود،کاربرد وسیعی دارند اما از آنجایی که عایق هستند کاربرد آن‌ها در صنعت الکترونیک محدود است بنابراین، ما به دنبال ایجاد خواص رسانایی در این مواد بودیم. در این پروژه روشی ساده برای ایجاد رسانایی ارائه کردیم که می‌توان با آن رسانایی را ایجاد و تنظیم کرد. یعنی متناسب با کاربرد مورد نظر، چارچوب آلی فلزی رسانایی مطلوب همان کاربرد را داشته باشد. از این رو نتایج این پروژه برای صنعت به ویژه صنعت الکترونیک اهمیت بسیاری دارد.»
روحانی می‌افزاید: «نشریه JACS یکی از مجلات بسیار مهم حوزه شیمی بوده که به عنوان یکی از پراستنادترین مجلات شیمی شناخته می‌شود. به دلیل سخت‌گیری‌های این مجله به ویژه برای نویسندگان ایرانی، انتشار مقالات ایرانی در این مجله بسیار دشوار است. پس از طی مسیر داوری بسیار سنگین، موفق به انتشار این مقاله در نشریه JACS شدیم.»
چارچوب‌های فلز- آلی متخلخل که از برهم‌کنش یون‌های فلزی و لیگاندهای آلی بدست می‌آیند، دسته نوظهوری از مواد هستند که به علت طراحی‌پذیری، وجود تخلخل دائمی و پایداری شیمیایی و حرارتی در تمام زمینه‌های شیمی در حال گسترش هستند و کاربردهای بسیار متنوعی دارند. با وجود این خواص درخشان، عایق بودن یکی از نقص‌های اصلی این دسته از ترکیبات است که کاربرد آن‌ها را در حوزه الکترونیک بسیار محدود کرده است.
این گروه تحقیقاتی یک رویکرد ساده و نوآورانه برای غلبه بر بزرگترین ضعف چارچوب‌های فلز-آلی ارائه کردند که در آن یک چارچوب فلزی-آلی با هدایت الکتریکی قابل تنظیم ارائه شده است. چارچوب TMU-۶۰ بر پایه فلز روی که طبیعتی نارسانا دارد، به علت برهم‌کنش ویژه و جذب انتخابی و سریع یون کادمیم قابلیت تبدیل به یک رسانا است. این گروه نشان دادند که هدایت ساختار را می‌توان با تغییر زمان قرار گرفتن در معرض یون کادمیم و مقدار جذب یونی تنظیم کرد. حضور یون‌های کادمیم می‌تواند مسیرهای جدیدی را برای عبور الکترون درون ساختار ایجاد کند. نکته مهم اینکه ورود یون کادمیم علاوه بر ایجاد رسانایی تنظیم پذیر، تخلخل ساختار را حفظ می‌کند در حالی که رسانایی ساختار را تا حدود ۱۰۰۰۰ برابر حتی در دمای اتاق بهبود می‌دهد.
گروه تحقیقاتی دکتر علی مرسلی عضو هیئت علمی و استاد تمام دانشگاه تربیت مدرس، متشکل از چهار پژوهشگر پسادکتری و ۹ دانشجوی مقطع دکتری است که تحت راهنمایی وی در حوزه طراحی، سنتز و بهبود عملکرد چارچوب‌های فلز-آلی نانومتخلخل به پژوهش می‌پردازند.
این طرح نتیجه تلاش‌های علی مرسلی، فرزانه روحانی و فاطمه رفیعی زاده ماسوله بوده که در نشریهJournal of the American Chemical Society (JACS) به چاپ رسیده است.