Descripción del proyecto
Innovación a través de la reconceptualización de un material establecido
Los semiconductores son componentes esenciales de la mayoría de los circuitos electrónicos. Tal como su nombre indica, su rango de conductividad se encuentra entre el de un aislante y el de la mayoría de los metales. Si bien el movimiento de los electrones en un circuito genera electricidad, el giro intrínseco de un electrón genera un momento magnético. La conductividad y las interacciones magnéticas tienen una gran importancia en un gran número de campos. En este sentido, la baja conductividad y la débil interacción magnética de los revolucionarios marcos organometálicos (MOM) tridimensionales han limitado su aplicación comercial. Las películas de MOM bidimensionales parecen solventar estos problemas, pero su estudio no ha estado exento de dificultades. El objetivo de FC2DMOF es superar los obstáculos relacionados con el desarrollo de componentes electrónicos y espintrónicos innovadores mediante la creación y la caracterización de MOM bidimensionales conjugados con arquitecturas, propiedades y rendimientos electrónicos y magnéticos nunca vistos.
Objetivo
Metal-organic frameworks (MOFs) have been highlighted for catalysis, gas storage and separation. However, due to low conductivity (<1E-8 S/cm), weak magnetic interaction as well as difficult device integration, the application of bulk 3D MOFs in (spin-)electronics is challenging. Recent advances disclose that the designs of conjugated 2D MOFs (C2DMOFs) have led to improved intrinsic conductivity (up to 1000 S/cm). However, the related research remains immature due to lack of high-quality film samples, very limited structural types and elusive transport mechanism. In this project, we will develop unprecedented magnetic (semi-)conductive C2DMOFs and accomplish electronic/magnetic structure engineering for functions in electronics and spintronics. Here, we will synthesize novel conjugated monomers to tune geometries and pore sizes of C2DMOFs, thus achieving in-plane engineering on charge and spin distribution. We will develop versatile synthesis strategies towards highly crystalline C2DMOF films/nanosheets: (1) develop solvothermal synthesis and subsequent electrochemical exfoliation of layer-stacked bulk samples into 2D nanosheets; (2) develop air/liquid and liquid/liquid interfacial synthesis of large-area single-/few-layer films; (3) particularly establish a ground-breaking chemical vapor deposition (CVD) synthesis route for “clean” single-crystalline films. We will further establish unprecedented C2DMOF-based 2D-2D van der Waals heterostructures (vdWHs) with other inorganic 2D crystals to realize out-of-plane engineering on band gaps and unique interfacial transport characteristics. By employing the developed C2DMOFs and vdWHs, we will explore magnetism and temperature-/magnetic field-depended charge transport properties. As the key achievements, we expect to establish novel electronic/magnetic structures and general synthesis strategies, delineation of reliable structure-transport relationships and superior device performance of C2DMOFs.
Ámbito científico
Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
01069 Dresden
Alemania