极性金属-有机框架薄膜的静电设计
材料科学
2020-11-17 v1
摘要
近年来,金属-有机框架(MOFs)的光学与电子性质日益成为科学界关注的重点。在此,我们讨论一种通过静电设计便捷调控这些性质的策略。更具体地,基于量子力学模拟,我们提出一种利用集体静电效应在 MOF 薄膜内创建静电势梯度的方法。借助极性顶端连接子的合适取向,所得非中心对称堆积导致前沿电子态的能量阶梯,令人联想到 pin-photodiode 中的情形。这种一维静电势梯度引起全局能隙的闭合,并将芯能级能量偏移一个等于原始带隙大小的能量。此类组装的实现可基于所谓的柱状层 MOFs,采用逐层生长技术在固体基底上定向生长。在此背景下,模拟为极性顶端连接子分子的设计提供了指导,使得(绝大多数)分子偶极矩指向同一方向的 MOF 薄膜得以实现。
引用
@article{arxiv.2011.07090,
title = {Electrostatic design of polar metal-organic framework thin films},
author = {Giulia Nascimbeni and Christof Wöll and Egbert Zojer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.07090},
year = {2020}
}