Ny kovalent organisk ramme, der bruger bor og fosfor, giver mulighed for bedre tilslutning

Højere valens i COF'er og syntetisk strategi for polycubaner. (A) Bygningsenheder med valens 3 og 4 bruges i øjeblikket i design og syntese af 3D COF'er; terninger med valens på 8 og uendelige 1D-stænger er ikke blevet rapporteret. (B) Retikulation af en linker designet til at holde to funktionaliteter (BPA-1) giver BP-COF-1 med valens på 8; den alternative strategi, der involverer BA og PA, giver i stedet COF'er af lavere valens. (C) Linkere med forskellige funktionaliteter (BPA-2 og 3) og længder (BPA-4 og 5) blev fremstillet og brugt til at lave de tilsvarende COF'er. (D) Isoelektronisk udskiftning som konceptuelt grundlag for at skabe reversibel in situ dannelse af de kubiske enheder. Kredit: Videnskab (2020). DOI:10.1126/science.abd6406

Et team af forskere tilknyttet både University of California-Berkeley og Kavli Energy Nanoscience Institute ved UC, har udviklet en ny kovalent organisk ramme (COF) ved hjælp af bor og fosfor - en, der giver mulighed for højere tilslutningsmuligheder end dem, der nu er i brug. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver deres arbejde med at overvinde begrænsningerne af kulstofbindingernes geometri i COF-arkitekturer, og hvordan det førte til udviklingen af en helt ny klasse af COF'er.

COF'er er organiske faste stoffer med unikke strukturer, der gør det muligt at bruge dem som byggesten til at gøre strukturer nyttige til visse anvendelser, såsom brint- eller metanlagring. Men som forskerne bemærker, Forsknings- og udviklingsindsatsen, der involverer COF'er, har haltet bagefter indsatsen for metalorganiske rammer, hovedsageligt på grund af kulstofbindingernes geometri i COF-arkitekturer. I denne nye indsats, forskerne har fundet en måde at bruge bor og fosfor til at overvinde nogle af disse begrænsninger.

Arbejdet involverede udvikling af en borophosphonsyrelinker med en borgruppe, der kunne tilføjes til den ene ende af en phenylring - i den anden ende af ringen, de tilføjede forskellige medlemmer af en fosforgruppe. De dunkede derefter resultaterne i en opløsning, der tillod en kontrolleret reaktionshastighed, mens den blev opvarmet. Resultatet var skabelsen af en COF lavet af gentagne selvsamlende borophosphatterninger - hver lavet af otte linkere. Terningerne kunne derefter bruges som byggeklodser til at skabe komplekse samlinger. Forskerne bemærker, at hver terning kan bruges som grundlag for at tilføje yderligere otte terninger. Og de bemærker også, at på grund af bindingernes natur, kuberne kan bruges til at skabe gentagne strukturer af terninger ved at manipulere mængden af vand, der frigives under reaktionen. Test viste, at kuberne var termisk stabile, såvel, op til 500 grader C.

Forskerne hævder, at den nye type COF'er udvider omfanget af, hvad der kan gøres med COF'er generelt, tyder på, at de vil føre til udviklingen af nye typer strukturer til brug i en lang række applikationer.

Sidste artikelTime Machine tilbyder en ny tilgang til lægemiddeltestning af bugspytkirtelkræft

Næste artikelNy svovldioxidomdannelsesmetode kan ændre nuværende industrielle teknikker