Under de senaste två decennierna har porösa material som zeoliter och metallorganiska ramverk har uppmärksammats av det vetenskapliga samfundet på grund av det stora antalet applikationer som härrör från deras porositet. Nyligen, en ny klass av alla organiska material har dykt upp-de vätebundna organiska ramarna (HOF). Dessa kristallina material förlitar sig på två typer av icke-kovalenta interaktioner-π-π-interaktioner som bildar den vertikala stapeln, och vätebindande interaktioner som ger ordning och stabilitet mellan molekylenheterna. Kombinationen av dessa interaktioner möjliggör montering av speciellt utformade molekylära enheter för att erhålla ordnade kristallina strukturer som möjliggör utveckling av material med avstämbara kemiska och fysikaliska egenskaper.

Ett internationellt samarbete mellan Osaka University, Japan, och universitetet i Castilla, Spanien, utvecklat stabila enkristallina porösa vätebundna organiska ramverk (HOF) som är termiskt och kemiskt hållbara och har stor ytarea och fluorescensegenskaper. Genom endimensionellt staplade molekyler och vätebindning, de tillverkade de stabila och styva ramarna trots dessa ramar bestående av svag vätebunden karboxylsyra. Deras forskningsresultat publicerades i Angewandte Chemie International Edition .

Detta porösa material visade sig ha en bred specifik ytarea på 1288 m2 per 1g och kan behålla sin ram vid temperaturer upp till 305 ° C i atmosfären. Dessutom, vätebindningar av detta material klyvs inte ens när de nedsänks i alkohol eller koncentrerad saltsyra och upphettas. Detta porösa material befanns ha ganska stabila HOF jämfört med konventionella material.

Det är svårt att systematiskt bilda HOF som utformat, så det var eftertraktat att upprätta en metod för bildandet av HOF. Denna grupp hade funnit att ett hexaazatrifenylen (HAT) -derivat med 6 karboxifenylgrupper (CPHAT) bildade HOF med hög värmebeständighet. De trodde att ett HAT -derivat med karboxyarylgrupper var en lovande molekylär byggsten för att konstruera stabila HOF med en stor ytarea. Med hjälp av ett HAT -derivat med karboxybifenylgrupper (CBPHAT), de erhöll termiskt och kemiskt stabila HOF med stor ytarea, demonstrera effektiviteten hos HAT -ramverk genom att syntetisera och kristallisera HAT -derivat som har längre händer för att förstå närliggande atomer.

Huvudförfattaren Ichiro Hisaki vid Osaka University sa:"I den här studien, vi upptäckte att HAT-derivat bildade styva och stabila HOF genom (1) vätebindning mellan karboxigrupper, (2) tredimensionellt (3-D) nätverk, (3) nätverksgenomträngning, och (4) formmonterad dockning av vridna HAT-kärnor. "(Figur 3)

Denna studie kommer att bidra till utvecklingen av funktionella HOF, till exempel HOF som visar selektiv CO2 -absorption, och kommer att möjliggöra omvandling av CO2 till användbara kemiska arter som alkohol.