Токийский университет науки: ионная жидкость в порах МОКП позволила травить узоры при комнатной температуре

Исследователи Токийского университета науки (TUS, Япония) разработали способ сухого травления металл-органических каркасов (MOF) при комнатной температуре: для этого их поры заполняют ионной жидкостью, сообщает eurekalert.org eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗. Работу возглавили доцент Юмэн Чжэн и профессор Кэнтаро Киносита с кафедры прикладной физики. Статья запланирована к публикации в журнале Communications Materials 10 ноября 2026 года. Метод позволил получить рисунки масштаба сотен нанометров.

Почему MOF трудно структурировать

MOF — пористые материалы, в которых ионы металлов связаны органическими молекулами. Идея восходит к 1974 году, когда профессор Ричард Робсон из Мельбурнского университета начал опыты с ионами меди, соединёнными четырёхрукой органической молекулой. Поры могут улавливать загрязнители, поддерживать химические реакции и хранить газы, поэтому MOF рассматривают как кандидатов для химических сенсоров и электронных приборов.

Однако их хрупкая структура может разрушаться при сухом травлении, где материал удаляют энергичными частицами, например пучками ионов или электронов. До сих пор единственным известным способом физического травления MOF с сохранением структуры было криогенное травление.

Заполнение ионной жидкостью и результаты

Авторы заполнили Cu3BTC2, медный MOF, четырьмя ионными жидкостями на основе имидазолия, которые заняли 50–60% объёма пор. Затем в материале при комнатной температуре вытравили рисунки сфокусированным пучком ионов галлия eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗.

Без ионной жидкости пучок повреждал кристаллическую структуру и создавал крупные полости. У заполненных образцов при проверенных условиях видимых повреждений микроструктуры было заметно меньше. Исследователи получили квадрат 5 × 5 мкм², столбик и китайский иероглиф с вытравленными линиями шириной 130–300 нм.

Термический анализ показал, что обработанные MOF разлагались при более высоких температурах, чем необработанный материал. По результатам испытаний на твёрдость все четыре обработанных образца оказались твёрже исходного MOF, а их жёсткость осталась почти прежней.

Авторы предполагают, что ионные жидкости поглощают тепло и помогают рассеивать электрический заряд, накапливающийся при облучении ионным пучком. Их тепловые свойства могут сглаживать перепады температуры, а перераспределение ионов может экранировать локальное электрическое поле eurekalert.orgeurekalert.orgeurekalert.orgОткрыть источник ↗.

Метод показан только на медном MOF. Исследователи считают, что его потенциально можно распространить на другие MOF, которых известно около 100 000, и обойтись без оборудования для охлаждения жидким азотом, которого требует криогенное травление. Профессор Киносита назвал возможными областями применения высокочувствительные сенсоры, устройства разделения и анализа, каталитические приборы.