Forscher der Technischen Universität Berlin haben eine neue Familie von Halbleitern geschaffen, die vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) auf ihre Eigenschaften hin untersucht wurde. Den ersten Vertreter tauften sie auf den Namen TUB75. Das Material gehört zur Klasse der Metallorganischen Frameworks, kurz MOFs. Es könnte neue Perspektiven für die Energiespeicherung eröffnen. teilte das HZB mit. Die Arbeit wurde in Advanced Materials publiziert.
„TUB75 ist das erste halbleitende Phosphonat-MOF in der Literatur. Es ebnet den Weg für eine neue Familie von Halbleitern mit einer extrem reichen Strukturchemie“, sagt Gündoğ Yücesan. Der Chemiker und sein Team von der TU Berlin haben das neue Material designt und synthetisiert. Am HZB Quantum Material CoreLab hat die Forschungsgruppe um Konrad Siemensmeyer die magnetischen Eigenschaften untersucht: mit überraschenden Erkenntnissen.
TUB75 überrascht mit magnetischen Eigenschaften
„Schon sehr lange suchen Materialwissenschaftler auf der ganzen Welt nach organischen magnetischen Materialien“, sagt Siemensmeyer. „Sie sind extrem selten und zeigen oft nur bei sehr tiefen Temperaturen magnetische Eigenschaften.“ Bei TUB75 ist das anders. „Wir konnten eindimensionale Spinketten nachweisen. Die Spins, also der jeweilige Eigendrehimpuls eines Atoms und damit sein magnetisches Moment, sind hier in einer Reihe angeordnet.“
Reichhaltige Strukturchemie und chemische Stabilität
Auch wenn die magnetischen Eigenschaften für eine solch komplexe Substanz überraschen, sind sie doch nur ein kleiner Aspekt der facettenreichen, neuen Materialklasse. „Aufgrund ihrer reichhaltigen Strukturchemie sowie der außergewöhnlich hohen thermischen und chemischen Stabilität könnte die neue Materialfamilie zu Elektrodenmaterialien der nächsten Generation werden“, erklärt Yücesan. Denn im Vergleich zu Aktivkohleelektroden kann die Oberfläche größer gestaltet und an die jeweiligen Anwendungen angepasst werden.
Großes Potenzial bei Einsatz für Superkondensatoren
„Großes Potenzial sehen wir zum Beispiel bei Superkondensatoren“. Das sind elektrochemische Energiespeicher mit sehr hoher Leistungsdichte. Sie können um ein Vielfaches schneller geladen werden als herkömmliche Akkus. Da sie auch viel mehr Ladezyklen überstehen, sind sie heute etwa in der Leistungselektronik verbreitet, zum Beispiel bei der Energierückgewinnung in Bussen und Bahnen. Allerdings speichern sie weit weniger Energie als Akkus gleicher Masse. Neue Elektrodenmaterialien – wie zum Beispiel TUB75 – sollen diesen Abstand verringern.
Mehr Informationen stehen hier zur Verfügung. Die Originalpublikation kann unter https://doi.org/10.1002/adma.202000474 eingesehen werden.