Ett internationellt team av forskare syntetiserade nyligen polyaryleterbaserade kovalenta organiska ramverk, det mest stabila kristallina porösa materialet någonsin. Laget, som inkluderar University of Delaware's Yushan Yan och Jilin University's Qianrong (Frank) Fang, tidigare postdoktor med Yan vid UD, beskrev deras resultat i den internationella vetenskapliga tidskriften Naturkemi .

Vissa material fungerar som silar och låter molekyler passera genom sina porer. Dessa material, känd som molekylsilar, är användbara i många industriella processer, särskilt inom kemi- och energisektorerna. De kan användas för att avlägsna föroreningar från vatten. De har också uppmärksammats för potentiella tillämpningar inom flyg- och rymdindustrin, järnvägstransporter, biltillverkning med mera, men hittills, deras applikationer har begränsats av deras instabilitet under extrema förhållanden.

Yan, den framstående ingenjörsprofessorn vid institutionen för kemi- och biomolekylär teknik, har undersökt kristallina porösa material som zeolit ​​sedan hans doktorandforskning under 1990 -talet. Han vann Donald Breck Award, den högsta utmärkelsen från International Zeolite Association 2010 för hans zeolit-tunnfilmsarbete. När Fang gick med i sin grupp 2009, paret började utforska en framväxande klass av kristallina porösa material som kallas kovalenta organiska ramverk, som är förbundna med kovalenta bindningar, visa stort löfte, men ibland begränsas av tillgänglig kemi och deras instabilitet under svåra förhållanden, som starka syror och baser.

Yan och Fang var de första att tillverka kovalenta organiska ramverk med hjälp av stabil kol-kvävebindning (imid) och de har sedan dess, först vid UD och sedan vid Jilin University efter att Fang lämnade UD för att ta en prestigefylld fakultetsbefattning tillbaka i Kina, arbetat med att utveckla kovalenta organiska ramverk baserade på kol-syrebindningar. De förutsåg att dessa material skulle vara stabila - om de bara kunde tillverka dem.

Att göra så, de gjorde ramverk av polyaryleter, en mycket stabil konstruerad plast. Genom att noggrant designa skeletten baserat på nya stabila bindningar, de gjorde ett material som var stabilare än något annat i sitt slag.

"När du väl har kol-syrebindningen, detta porösa material är stabilt i stark syra, starka baser, och starka oxidanter, " sa Yan. Ramarna är också stabila upp till 400 grader Celsius. "Bland porösa kristallina material, organisk eller oorganisk, detta är den mest stabila."

För nästa steg, forskargruppen tillverkade polyaryleterbaserade kovalenta organiska ramverk som kunde sålla antibiotikarester ur vatten i ett pH-värde från 1 till 13.

I tidningen, forskargruppen avslutade:"Dessa stabila COFs [kovalent-organiska ramverk] är en perfekt plattform för framställning av funktionella material som kan användas under extrema kemiska miljöer."