Automatisierte, rotationsunterstützte Schicht‐für‐Schicht‐Epitaxie zur Herstellung hochorientierter MOF‐Dünnschichten mit gemischten Linkern

ZUSAMMENFASSUNG Die Kontrolle der kristallographischen Orientierung metallorganischer Gerüstverbindungen (MOFs) in Dünnschichtstrukturen ist entscheidend für die Nutzung ihrer anisotropen Eigenschaften in Sensorik, Katalyse und Stofftrennung. Die reproduzierbare Herstellung hochorientierter Schichten stellt insbesondere bei Gerüsten mit gemischten Linkern und dinuklearen Metall‐Carboxylat‐Einheiten eine Herausforderung dar. Hier stellen wir eine automatisierte, rotationsunterstützte Strategie der schichtweisen Flüssigphasenepitaxie (LbL‐LPE) vor, welche die schnelle Herstellung hochorientierter MOF‐Dünnschichten mit gemischten Linkern unter Umgebungsbedingungen ermöglicht, demonstriert am Beispiel von Zn 2 (BDC) 2 (DABCO) (BDC = Terephthalat, DABCO = 1,4‐Diazabicyclo[2.2.2]octan). Die korrelative Prozessüberwachung mittels Röntgenweitwinkelstreuung bei streifendem Einfall (GIWAXS), Infrarot‐ (GI‐IR) und UV‐Vis‐Spektroskopie, Kontaktwinkelmessungen, Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Flugzeit‐Sekundärionen‐Massenspektrometrie (ToF‐SIMS) bestätigt die Bildung homogener Schichten mit außergewöhnlicher out‐of‐plane‐(001)‐Orientierung (Orientierungsgrad > 85 %, Hermans‐Orientierungsparameter ∼ 0.95) und ausgezeichneter Reproduzierbarkeit. Die Strategie ermöglicht die Herstellung orientierungskontrollierter MOF‐Dünnschichten im Hochdurchsatz und bietet eine verallgemeinerbare Alternative zu konventionellen LbL‐Ansätzen. Die resultierenden hochorientierten Zn 2 (BDC) 2 (DABCO)‐Dünnschichten behalten ihre Kristallinität nach längerer Exposition gegenüber 80 % und kurzfristiger Exposition gegenüber bis zu 90 % relativer Luftfeuchtigkeit, während defektreiche Schichten rasch degradieren. Diese reproduzierbare, automatisierte Strategie belegt den Einfluss der kristallographischen Orientierung auf die Feuchtigkeitsstabilität und fördert die Integration orientierter MOFs in optoelektronische, sensorische und membranbasierte Elemente.