构建具有亲水位点的疏水纳米通道，使仿生器件能够近似地模拟真实的生物系统，仍然是一项具有挑战性的工作。
近日，中科院福建物构所徐刚研究员，Qiao-hong Li报道了采用Cu-TCPP MOF材料作为有源层用于制作质子场效应晶体管（H+-FET）器件。
文章要点
1）选择Cu-TCPP MOF的原因如下：1）Cu-TCPP MOF可以很容易地制备成超薄纳米片，用于重组具有丰富间隙纳米通道的薄膜，以模拟生物系统纳米通道中的质子传输；2）具有良好的质子导电性和极低的电子导电性，是一种良好的H+-FET有源层材料；3）其芳香族卟啉配体和无机铜桨轮节点分别提供较大的疏水区域和亲水的开放金属位点，最接近生物通道的疏水-亲水结构。
2）为了制作H+-FET器件，研究人员采用预制的80 nm钯（Pd）电极在SiO2/Si+衬底上沉积了50 nm的Cu-TCPP薄膜。Pd电极材料能在氢气气氛下通过生成PdHx连续提供质子。PdHx可以同时导电电子和质子，从而在直流条件下与Cu-TCPP薄膜进行有效的质子交换。在H+-FET器件器件中，Cu-TCPP薄膜作为有源层，重掺杂Si衬底作为栅极，两个Pd（或PdHx）电极分别作为源极和漏极。
3）Cu-TCPP MOF薄膜成功地模拟了生物通道的结构和功能。电学测量表明，Cu-TCPP MOF薄膜H+-FET不仅表现出物理调制的质子输运，而且具有约9.5×10-3 cm2 V-1 s-1的迁移率和约4.1的开关比，均为已报道的H+-FET中的最高值。
该研究展示了一种强大的材料设计策略，可以近似地模拟生物系统的结构和特性，并构建仿生电子器件。
参考文献
Guo-Dong Wu, et al, MOF Nanosheet Reconstructed Two-dimensional Bionic Nanochannel for Protonic Field-effect Transistors, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202100356
https://doi.org/10.1002/anie.202100356
