3D金属有机框架（MOF）是一类重要的材料，可用于各种应用，如传感，储气，催化和光电子。他们的2D版本甚至可以用作灵活的材料平台来实现奇异的量子相，例如拓扑和异常量子霍尔绝缘体。

这种2D片材通常在金属基材上合成，主要问题是两种材料之间的强相互作用掩盖了MOF本身的固有电子特性。现在，芬兰阿尔托大学的研究人员表示，他们已经通过在石墨烯上制造MOF来克服这个问题，石墨烯只与它们微弱地相互作用。由此产生的2D蜂窝状框架可用于制作具有复杂可调谐电子结构的基于MOF的设计器材料。

“我们已经证明，我们可以在外延石墨烯上合成2D MOF，从而探测MOF的固有电子特性，”领导这项研究的Peter Liljeroth解释道。“这开辟了制作具有异国电子特性的2D MOF的方法。”

研究人员首先在其石墨烯基质上沉积有机配体“连接基”，如二氰基联苯（DCBP）或二氰基蒽（DCA）和钴（Co）金属原子，以产生单独的金属 - 配体配合物。然后，他们在低于100°C的温度下对样品进行退火，以形成延伸的MOF。

“我们使用低温扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）对结构进行了表征，”Liljeroth说。“我们能够获得材料的固有电子特性，并证明Co-DCA MOF表现为具有离域状态的2D系统。“该团队用密度泛函理论（DFT）计算支持的结果证明了MOF中的2D能带结构与衬底分离。

“2D MOF在理论上被预测为实现各种量子材料的灵活平台，我们的工作是朝这个方向迈出的第一步，”Liljeroth告诉物理世界。“我们制作的MOF--如果你愿意的话 - 只是简单的半导体，但我们已经证明现在可以进行更具异国情调的东西。”

他补充说，这项工作还为制作基于MOF的定制电子材料开辟了道路，该电子材料具有复杂的工程电子结构。并且能够在石墨烯上直接生长2D MOF意味着这些异质结构可以容易地用于诸如电子，传感器和催化剂的应用中。

研究人员表示，他们现在正在寻求扩大他们可以在弱相互作用的基质上合成的MOF类型。“与金属基材相比，这些不同基材上的络合反应可能有所不同，而且我们在这里发表的文献要少得多，”Liljeroth说。“根据理论预测，我们将尝试将重金属结合到MOF中，因为它们具有高自旋轨道耦合，这将导致形成2D拓扑绝缘体。”