金属-有机骨架(MOF)是一种晶体多孔有机-无机杂化材料，通过用客体分子填充其孔隙，可以通过MOF(主体)的有机-无机骨架与其客体分子之间的相互作用产生功能。这种主客体化学有可能带来“可设计的”电性能，允许材料以前所未有的方式组织-为下一代薄膜智能设备铺平道路。

“然而，大多数mof表现出较差的导电性，”Masahide Takahashi教授说，“这是由于有机连接件的绝缘性质以及构成晶体材料的各种形状之间的间隙。”他在大阪府立大学工程研究生院的研究小组开发了一种设计和控制多晶材料中电子流路径的方法，并实现了在可控方向上显示高导电性的薄膜材料。他们的工作报告于2021年6月4日发表在材料化学学报A。

首先，考虑由宿主MOF和客体分子之间的相互作用产生的电子流。想象一个由相同形状的晶体组成的主体材料——就像一个原始的单晶导体。由于整个质量是一个形状，它的客体分子之间不会有间隙，因此具有很大的导电性。缺点是，加工这种材料来制造其他设备将需要高温高压和精确控制大气以保持其均匀的形状。到目前为止，这被证明是不切实际的。多晶材料是由不同大小和形状的小晶体组成的。这避免了在加工过程中保持均匀形状的障碍，使其成为制造各种下一代薄膜设备的候选材料。然而，副教授Kenji Okada说:“为了表现出与单晶相似的导电性功能，我们需要一种无间隙排列晶粒的方法。”

mof中的这些晶体颗粒就像分子大小的孔隙，可以在特定的方向和间距上容纳特定的分子。该团队没有研究如何使每个孔的形状与每个分子对齐以促进导电性，而是专注于金属氢氧化物表面羟基的规律。通过结合晶格匹配和界面键合，该团队确定了两种类型的取向关系或导电路径，并实现了一种取向，其中平面内路径的导电性是另一种的10倍。

“通过将外延生长方法与UV光刻技术相结合，”Takahashi教授说，“我们能够创造出定向半导体多晶MOF薄膜，而不考虑单个晶体的形状。”