Een internationaal team van onderzoekers uit Oxford, Diamant, en Turijn, heeft het nieuwe gebruik van synchrotronstraling infrarood (SRIR) reflectiviteitsexperimenten aangetoond (Figuur 1), om de complexe en breedband diëlektrische eigenschappen van metaal-organische raamwerken (MOF's) materialen te meten. Open raamwerkverbindingen zoals MOF's hebben het potentieel om een ​​revolutie teweeg te brengen op het gebied van lage-k-diëlektrica, vanwege hun afstembare porositeit in combinatie met een enorme combinatie van fysisch-chemische eigenschappen die niet worden gevonden in conventionele systemen. Verder, volgende generatie IR optische sensoren en high-speed terahertz (THz) communicatietechnologieën zullen baat hebben bij een beter begrip van de fundamentele structuur-eigenschap relaties die ten grondslag liggen aan nieuwe THz diëlektrische materialen.

De diëlektrische karakterisering van MOF's is een uitdaging, tot nu toe, met zeer beperkte experimentele gegevens beschikbaar om optimaal materiaalontwerp en gerichte synthese van gewenste materialen te begeleiden. Onderzoek naar MOF-diëlektrica staat nog in de kinderschoenen. Aan de ene kant, in de literatuur zijn slechts enkele experimentele studies te vinden die zich ofwel beperken tot het statische diëlektrische gedrag, of, alleen beperkt tot het lagere frequentiegebied (kHz-MHz). Anderzijds, theoretische berekeningen van de diëlektrische eigenschappen van een aantal MOF-structuren zijn gerapporteerd, maar er is een gebrek aan directe experimentele gegevens om de voorspelde resultaten te valideren. Hoofdzakelijk, dit komt door de experimentele barrières waarmee men wordt geconfronteerd bij het bereiken van nauwkeurige kwantificering, analyse, en interpretatie van MOF diëlektrische eigenschappen.

Het team onder leiding van professor Jin-Chong Tan van het Department of Engineering Science in Oxford heeft een paar artikelen gepubliceerd in: The Journal of Physical Chemical Letters ( JPCL ), rapportage van de volledige karakterisering van actuele voorbeelden van MOF-diëlektrica. Ontwikkeld in samenwerking met het MIRIAM beamline (B22) team onder leiding van Dr Gianfelice Cinque bij Diamond, deze nieuwe implementatie van de spiegelreflectiemethode in de IR en THz biedt eenvoudige toegang om de complexe diëlektrische functies van polykristallijne MOF-monsters te meten (Figuur 2). Deze artikelen tonen de bepaling van IR- en THz-frequentieafhankelijke diëlektrische respons van representatieve MOF-verbindingen, het opleveren van systematische breedbandgegevens, het overbruggen van de micron (bijna-IR) tot de millimeter (THz) golflengteregimes. aanzienlijk, dit heeft drie ordes van grootte bereikt in termen van energieniveaus, die het eV- en meV-bereik omvat. Verder, de breedbandgegevens werden gebruikt om de relaties tussen structuur en diëlektrische eigenschappen vast te stellen als functie van de porositeit van het raamwerk, en, om de onderliggende structurele evolutie te bestuderen onder invloed van een drukstimulus.