금속-유기 골격체(metal-organic frameworks, MOFs)는 가스 감지에 유망한 재료이지만, 단일 사용 검출에 종종 제한된다. 본 연구에서는 전도성 MOFs(cMOF)와 전도성 고분자(cP)를 두 가지 상보적인 혼합 이온-전자 전도체로서 시너지 있게 혼성화 전략을 적용하여, 고성능 독립형 케미리스터(chemiresistor)에서 구현하는 방식을 제시한다. 이 작업은 실온에서 i) 센서 회복 속도론(recovery kinetics), ii) 사이클링 안정성, iii) 동적 범위(dynamic range)를 크게 향상시킨다. 잘 연구된 cMOF 전반에서의 혼성화 효과는, 다양한 금속 노드(Co, Cu, Ni)를 갖는 2,3,6,7,10,11-hexahydroxytriphenylene(HHTP) 및 2,3,6,7,10,11-hexaiminotriphenylene(HITP) 리간드를 기반으로 입증된다. MOFs와 폴리머 사이 이종접합부의 에너지 밴드 정렬(energy band alignments)을 감지 열역학(sensing thermodynamics) 및 결합 동역학(binding kinetics)과 연관시키기 위한 포괄적인 기전 연구가 수행된다. 그 결과, 혼성화 시 cMOF 구성요소의 정공 농축(hole enrichment)이 탈착(desorption) 동역학을 선택적으로 향상시켜, 실온에서 유의하게 개선된 센서 회복이 가능해지고 이에 따라 장기적인 반응 유지가 가능함을 보여준다. 이러한 기전은 흡착종-분석물(sorbate-analyte) 상호작용에 대한 밀도범함수이론(density functional theory) 계산으로도 추가로 지지된다. 또한 cP와 cMOF를 합금(alloying)함으로써 용이한 박막 동시 가공(co-processing) 및 소자 통합이 가능해져, 이러한 혼성 전도체를 다양한 전자 응용 분야에 활용할 수 있을 잠재력이 있음을 확인하였다.

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