Dielectric and Ferroelectric Surface-Mounted Metal-Organic Frameworks (SURMOFs) as Sensor Devices
作为传感器器件的介电和铁电表面贴装金属有机框架 (SURMOF)
基本信息
- 批准号:316711251
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Priority Programmes
- 财政年份:2016
- 资助国家:德国
- 起止时间:2015-12-31 至 2019-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Tunability, porosity and conformational flexibility are key properties of metal-organic frameworks (MOFs). An emerging application field of this material class is their use in highly miniaturized sensor structures. The main goal of this project is the development of a novel sensor concept up to a proof-of-concept stage. The adsorption of analyte guest molecules in surface-mounted MOFs (SURMOFs), causing changes in their dielectric properties, is detected via associated modulations of the conductivity of a nanogranular metal (NGM) sensing layer. This sensing layer is part of a SURMOF/NGM heterostructure. NGMs are artificial materials comprising metallic nano-particles which are embedded in a non-conducting matrix. Their conduction mechanism is based on thermally assisted tunneling and depends sensitively on the dielectric environment. Pillared SURMOF systems with rotatable dipolar linker molecules will be grown onto the NGM, with defined crystallographic orientation to mediate a stabilized ferroelectric order. In another approach, the SURMOFs serve themselves as a non-conducting matrix for two-dimensional ordered arrays of metallic nano-dots. This design will facilitate the occurrence of sizable variations in the frequency-dependent dielectric permittivity of the SURMOF upon interaction with polar (and non-polar) guest molecules. In order to achieve this ambitious goal, the competence of three groups focusing on the synthesis and characterization of SURMOFs, the fabrication and electrical characterization of NGMs and the theoretical atomistic simulation of MOFs have been combined.
可调性,孔隙率和构象柔韧性是金属有机框架(MOF)的关键特性。该材料类别的新兴应用领域是它们在高度微型传感器结构中的使用。该项目的主要目标是将新颖的传感器概念发展到概念验证阶段。通过相关的调制纳米金属金属(NGM)感应层的相关调节,检测到了表面安装的MOF(SURMOF)中分析物宾客分子的吸附,从而导致其介电性能的变化。该感应层是SURMOF/NGM异质结构的一部分。 NGMS是包含金属纳米颗粒的人造材料,这些纳米颗粒嵌入非导电基质中。它们的传导机制基于热辅助隧道,并敏感地取决于介电环境。具有可旋转偶极连接器分子的柱状SURMOF系统将生长到NGM上,并具有定义的晶体学取向,以介导稳定的铁电顺序。在另一种方法中,SURMOF将自己作为金属纳米点的二维有序阵列的非导电矩阵。这种设计将促进与极性(和非极性)客体分子相互作用后,SURMOF的频率依赖性介电介电常数的显着变化。为了实现这一雄心勃勃的目标,重点关注SURMOF的综合和表征的三个群体的能力,NGMS的制造和电特性以及MOF的理论原子模拟已结合在一起。
项目成果
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