Description du projet
La réaffectation d’un matériau établi ouvre la porte à l’innovation
Les semi-conducteurs sont des composants essentiels de la plupart des circuits électroniques. Comme leur nom l’indique, leur plage de conductivité est comprise entre celle d’un isolant et celle de la plupart des métaux. Le mouvement des électrons dans un circuit génère de l’électricité, mais le mouvement intrinsèque d’un électron génère un moment magnétique. Compte tenu de l’importance de la conductivité et des interactions magnétiques dans de nombreux domaines, la faible conductivité et la faible interaction magnétique des cadres organométalliques (MOF) prometteurs sous forme 3D a limité leur application commerciale. Les films MOF 2D semblent surmonter ces problèmes mais leur étude s’est révélée complexe. FC2DMOF entend éliminer les obstacles à la réalisation de nouveaux produits électroniques et spintroniques avec la création et la caractérisation de MOF 2D conjugués présentant des structures, des propriétés et des performances électroniques et magnétiques inégalées.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
01069 Dresden
Allemagne