Ett team av koreanska forskare som är anslutna till UNIST har nyligen meddelat principen att producera porösa organiska material på ett ögonblick, som att skjuta kulor. Detta liknar mekanismen för kemisk reaktion i sprängämnen där dragning av avtryckaren får detonatorn att explodera.

Detta genombrott har letts av professor Jong-Beom Baek vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST. Studien visar ett syntetiskt protokoll för bildandet av ett tredimensionellt poröst organiskt nätverk via explosion av fasta organiska enkristaller.

Tredimensionella porösa material har hög ytarea, som kan vara användbara för tillämpningar såsom katalytiska bärare, gasuppsamling och lagring, energiomvandling och lagring, optoelektronik och halvledare. Typiska exempel är zeoliter och zeolitliknande material. Dock, under de senaste åren, omfattande studier har gjorts för att producera porösa material av mer hållbara organiska material. Och de använder ett syntetiskt tillvägagångssätt för att producera ett 3-D poröst organiskt nätverk i vätskefasreaktioner i närvaro av lämpliga lösningsmedel och/eller katalysatorer. Dock, de resulterande produkterna är av låg renhet, och därför, efterbehandling för rening blir nödvändig.

I studien, Professor Baek och hans team introducerade en ny syntetisk metod för tillverkning av ett 3-D poröst organiskt nätverk med hög specifik ytarea via solid-state-explosion av organiska enkristaller som innehåller primermolekyler. Den explosiva reaktionen uppnås genom Bergman -reaktionen (cykloaromatisering) av tre enedynegrupper på 2, 3, 6, 7, 14, 15-hexaetynyl-9, 10-dihydro-9, 10- [1, 2] bensenoantracen (HEA), som är en självpolymeriserbar trifunktionell (M3) byggsten med tre enedynegrupper (som innehåller en dubbelbindning och två trippelbindningar). I allmänhet, fast-organiska material lätt kan smälta när värme appliceras. Dock, deras nyutvecklade HEA-enkristaller utlöser en explosiv Bergman-reaktion och övergår snabbt till 3-D porösa material utan närvaro av lösningsmedel och katalysatorer när värme appliceras.

"Solid state-reaktioner kan ge produkter av hög renhet och därför kan efterbehandling för rening bli onödig, "säger Dr Seo-Yoon Bae vid School of Energy and Chemical Engineering, studiens första författare. "Dessutom, de resulterande produkterna är av hög renhet, och därför, har fler fördelar än lösnings- eller gasfasereaktioner. "

HEA -enkristallerna består av nio HEA -molekyler med två aceton och en vattenmolekyl i gitteret. Hög exoterm värme frigörs explosivt eftersom kokpunkten för vatten och aceton är låg, enligt forskargruppen. Eftersom vatten kokar vid 100 ° C och aceton kokar vid 56 ° C, det finns en ökning av de kinetiska energierna mellan de två molekylerna när värme appliceras. Således, innan de organiska enkristallerna smälter, aceton- och vattenmolekylerna (primer för att utlösa explosion) släpps utanför, HEA -molekyler i kristallgitteret börjar omarrangera och detta följs av hög exoterm värme (krutexplosion).