Forschende berichten in Nature Chemistry über eine neue Strategie zur programmierbaren Synthese halbleitender zweidimensionaler konjugierter metall-organischer Gerüstverbindungen (2D c-MOFs). Das Grundproblem: Werden solche leitfähigen Netze aus einem einzigen Liganden aufgebaut, ließen sich die Topologie des Gerüsts und die Anordnung bimetallischer Knotenpunkte bisher nicht unabhängig voneinander kontrollieren.
Der Schlüssel der neuen Methode liegt in einem Liganden mit niedriger Symmetrie. Da dieser unterschiedliche Koordinationsstellen besitzt, binden Metallionen ortsselektiv und sequenziell – also schrittweise an genau definierten Positionen. Auf diese Weise lassen sich sowohl die Architektur des Netzwerks als auch die Verteilung zweier verschiedener Metalle in den Knotenpunkten gezielt einstellen.
Mithilfe dieses Konzepts der anisotropen retikulären Chemie entstanden sieben einkristalline Frameworks mit jeweils unterschiedlicher Struktur und verschiedenen Ladungstransporteigenschaften – alle ausgehend von demselben Liganden. Die Einkristallqualität ermöglicht dabei eine präzise Strukturaufklärung und minimiert Defekte, die den Elektronentransport stören würden.
Die Arbeit zeigt, dass der gezielte Symmetrieabbruch im molekularen Baustein ein wirkungsvolles Werkzeug ist, um Struktur und elektronische Funktion eines kristallinen Materials unabhängig voneinander zu variieren. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für das rationale Design maßgeschneiderter MOF-Halbleiter, etwa für die Molekularelektronik, chemiresistive Sensoren, die Katalyse oder die Energiespeicherung.
Hintergrund: Retikuläre Chemie bezeichnet das rationale Design kristalliner Netzwerke aus molekularen Bausteinen; in 2D c-MOFs erfolgt der Ladungstransport durch $\pi$-konjugierte Schichten, oft über $\pi$–$d$-Hybridisierung zwischen den organischen Liganden und den Metallzentren.
Entitäten: 2d-konjugierte mofs | stoff anisotrope retikuläre chemie | konzept niedrigsymmetrischer ligand | stoff ortsselektive koordination | reaktion bimetallische knotenpunkte | konzept ladungstransport | konzept einkristall | konzept nature chemistry | person
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