来自大阪府立大学、日本同步辐射研究所和东京大学的科学家们于今天（10月28日）在《ACS应用材料与界面》上发表了他们的研究成果。
“我们早就知道油在水的表面形成了一个大而均匀的薄膜--理解和利用这一熟悉的现象可以带来节能的过程，”通讯作者，大阪府立大学材料科学系副教授Rie Makiura说。“通过利用类似界面的原材料组合，我们成功地创造了具有先进的三维纳米结构的导电功能材料。”
这些材料是金属-有机框架材料(MOFs)，它们是微孔的，由金属离子和有机连接物组成，具有高度的组织性。据Makiura说，MOFs从纳米技术到生命科学都有无数的潜在应用，但是一个未实现的特性使它们无法实现使用--大多数制造的MOFs不能很好地导电。
Makiura说：“为了在传感器和能源设备等应用中利用导电MOFs的卓越特性，制造和整合具有确定孔径、良好控制的生长方向和薄膜厚度的超薄薄膜是必要的，并且一直在积极寻求。”
以前的大多数MOF薄膜开发涉及从较大的晶体中剥离薄膜层并将其置于基底上。然而，根据Makiura的说法，这个过程很复杂，而且往往导致厚而不均匀的薄膜，导电性不高。为了开发超薄和均匀的导电纳米片，她和她的团队决定改变这种方法。
他们开始在金属离子的水溶液上涂抹含有有机连接剂的溶液。一旦接触，这些物质开始以六边形排列组装它们的组件。在一个小时内，这种排列继续进行，因为在液体和空气相遇的地方形成了纳米片。在完成纳米片的形成后，研究人员使用两个屏障将纳米片压缩成更密集和连续的状态。
Makiura说，这是一种简化的方法，可以生产出具有高度组织化晶体结构的令人难以置信的薄纳米片。研究人员通过显微镜和X射线晶体学分析证实了这种均匀的结构。可视化的紧密有序的晶体也表明了该材料的电性能，因为晶体在每个片中都是均匀接触的，这也有利于片之间的紧密接触。研究人员通过将纳米片转移到硅衬底上，加入金电极并测量导电性来测试这一点。
研究第一作者Takashi Ohata说：“尽管评估超薄薄膜并不容易，但当我们能够证明它具有三维纳米结构和高导电性时，我们感到很高兴。”
研究人员现在正在研究各种参数如何影响纳米片的形态，目的是开发一种可控制和可调整的方法，以创建具有目标电子特性的高质量纳米片。
Makiura说：“我们在空气/液体界面自下而上地将合适的分子构件组装成一个扩展架构，实现了完美定向、导电的晶体纳米片的创建。这项新发现进一步增强了空气/液体界面合成的潜力，可以创造出各种各样的纳米片，真正用于许多潜在的应用，包括用于能源创造装置和催化剂。”
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