Nye industrimuligheter for nanoporøs tynnfilm

I en studie publisert i Nature Materials presenterer en gruppe forskere innen biovitenskap hvordan de har kommet fram til en fremstillingsløsning.

MOF er en materialtype som er ganske ny og som består av en nanoporøs matrise bestående av både organiske molekyler og metalliske ioner. MOF former seg ved at de organiske molekylene skyver metall-ionene fra hverandre slik at man får en struktur eller mønster med små hull eller nanoporer.

Størrelsen på porene kan reguleres på nanonskalanivå. Den interne overflaten i en MOF varierer i størrelser fra 1000 til 5000 kvadratmeter per gram. Det er ganske lett, med andre ord.

Egenskapene til materialet åpner for mange muligheter. Noen av anvendelsene de ser på er å bruke den som katalysator for å akselerere kjemiske reaksjoner i gjestemolekyler i porene. En annen mulighet er lagring av gass, siden den interne overflaten kan holde på store mengder.

Så til fremstilling og produksjon. Tradisjonelt benyttes våt kjemi på laboratorienivå med løsninger og løsemidler. Sluttresultatet blir da et pulver. Men for integrerte nanoapplikasjoner er partiklene i pulveret for store, og bruk av løsemidler gir ikke rent nok resultat. Skal man for eksempel lage en gassensor, må materialet deponeres som en tynn film på overflaten til en krets. Dette er heller ikke mulig med tradisjonelle metoder.

Metoden de nå har funnet er å bruke damp og gasser istedenfor væske.

– Dampfasedeponering er allerede en vanlig metode å lage høyteknologiprodukter på. Vi er de første til å bruke denne metoden for å produsere dette svært porøse materialet, sier hovedforfatter Ivo Stassen. Først deponers sink-lag der disse lagene reagere med dampen fra det organiske materialet, som så gjennomsyrer sinken. Volumet i det kombinerte materialet ekspanderer og er omformet til et materiale med en jevn struktur og nanoporer. Finjustering av metoden gjøres i samarbeid med forskningsinstituttet imec, som spesialiserer seg på nanoelektronikk.

I følge forskerne åpner denne alternative produksjonsmetoden opp for nye applikasjoner og industrier. Ikke minst fordi dampfasedeponering er ganske vanlig i nanoproduksjon. – Derfor kan nye MOF-applikasjoner utvikles relativt raskt, i for eksempel gassensorer, nanobrikker og bedre batterier, sier Stassen.

Hele teksten fra studien «Chemical vapour deposition of zeolitic imidazolate framework thin films» kan lastes ned fra Nature Materials. Nedlasting av PDF kan gjøres herfra, men har en pris på 32 dollar.

For å se hele pressemeldingen med illustasjonen over i stort format, klikk her (ekstern lenke).