El equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) en Alemania, en colaboración con varias universidades alemanas y la Universidad Estatal de São Paulo en Brasil, ha desarrollado con éxito una película de marco orgánico metálico (MOF) con conductividad a nivel metálico. Este avance proporciona nuevas opciones de materiales para dispositivos electrónicos y almacenamiento de energía, potencialmente impulsando el desarrollo de sensores, materiales cuánticos y materiales funcionales. El estudio relacionado se publicó en la revista Materials Horizons. Los MOF suelen mostrar solo baja conductividad eléctrica debido a saltos electrónicos, cuya frecuencia disminuye drásticamente durante el enfriamiento (curva roja). Sin embargo, en MOF especiales y altamente ordenados, ocurre una verdadera conductividad metálica, con conductividad que aumenta durante el enfriamiento (curva verde).

Los marcos orgánicos metálicos (MOF) son materiales porosos compuestos por iones metálicos y ligandos orgánicos, tradicionalmente limitados en aplicaciones por su baja conductividad. En este estudio, el equipo utilizó síntesis asistida por inteligencia artificial y robótica, optimizando el proceso de preparación de películas delgadas de Cu3(HHTP)2 MOF en un laboratorio experimental autónomo. Mediante la regulación precisa de la estructura cristalina, los investigadores redujeron significativamente los defectos del material, logrando una conductividad a temperatura ambiente superior a 200 siemens/metro y una conductividad aún mayor a bajas temperaturas. El responsable del Instituto de Interfaces Funcionales de KIT, Christof Wöll, indicó: “La reducción de la densidad de defectos es clave para mejorar la eficiencia de transporte electrónico”.

El análisis teórico también reveló que este material MOF posee estados electrónicos de cono de Dirac similares al grafeno, abriendo posibilidades para explorar fenómenos de transporte novedosos como líquidos de espín cuántico. Wöll señaló: “Estas características del material abren nuevas vías para estudiar efectos cuánticos como el tunelamiento de Klein”. El equipo cree que la combinación de síntesis automatizada y modelado teórico puede expandir aún más el potencial de aplicación de MOF en dispositivos electrónicos.

Esta investigación no solo mejora la tecnología de preparación de películas delgadas de MOF, sino que también establece las bases para sus aplicaciones en sensores y computación cuántica. Wöll enfatizó: “Este material tiene el potencial de convertirse en un componente clave de futuros dispositivos electrónicos funcionales”.