Högre valens i COFs och syntetisk strategi för polykubaner. (A) Byggenheter med valens 3 och 4 används för närvarande vid design och syntes av 3D COFs; kuber med valens på 8 och oändliga 1D-stavar har inte rapporterats. (B) Retikulation av en linker utformad för att hålla två funktionaliteter (BPA-1) ger BP-COF-1 med valens på 8; den alternativa strategin som involverar BA och PA ger istället COF med lägre valens. (C) Länkare med olika funktionaliteter (BPA-2 och 3) och längder (BPA-4 och 5) preparerades och användes för att göra motsvarande COF. (D) Isoelektronisk ersättning som en konceptuell grund för att skapa reversibel in situ-bildning av de kubiska enheterna. Kreditera: Vetenskap (2020). DOI:10.1126/science.abd6406
Ett team av forskare knutna till både University of California–Berkeley och Kavli Energy Nanoscience Institute vid UC, har utvecklat ett nytt kovalent organiskt ramverk (COF) som använder bor och fosfor – en som möjliggör högre anslutningsmöjligheter än de som nu används. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , gruppen beskriver sitt arbete med att övervinna begränsningarna för geometrin för kolbindningar i COF-arkitekturer och hur det ledde till utvecklingen av en helt ny klass av COF.
COF är organiska fasta ämnen med unika strukturer som gör att de kan användas som byggstenar för att göra strukturer användbara för vissa applikationer, såsom väte- eller metanlagring. Men som forskarna konstaterar, Forsknings- och utvecklingsinsatser som involverar COFs har släpat efter dem för metallorganiska ramverk, främst på grund av geometrin för kolbindningar i COF-arkitekturer. I denna nya ansträngning, forskarna har hittat ett sätt att använda bor och fosfor för att övervinna några av dessa begränsningar.
Arbetet innebar att utveckla en borofosfonsyralänk med en borgrupp som kunde läggas till ena änden av en fenylring - i den andra änden av ringen, de lade till olika medlemmar av en fosforgrupp. De lade sedan ner resultaten i en lösning som möjliggjorde en kontrollerad reaktionshastighet när den värmdes upp. Resultatet var skapandet av en COF gjord av upprepade självmonterande borofosfatkuber - var och en gjord av åtta länkar. Kuberna kan sedan användas som byggstenar för att skapa komplexa sammansättningar. Forskarna noterar att varje kub kan användas som grund för att lägga till ytterligare åtta kuber. Och de noterar också att på grund av bindningarnas natur, kuberna kan användas för att skapa återkommande strukturer av kuber genom att manipulera mängden vatten som frigörs under reaktionen. Testning visade att kuberna var termiskt stabila, också, upp till 500 grader C.
Forskarna hävdar att den nya typen av COFs utökar omfattningen av vad som kan göras med COFs i allmänhet, vilket tyder på att de kommer att leda till utvecklingen av nya typer av strukturer för användning i en mängd olika tillämpningar.
© 2020 Science X Network
