Les physiciens d'Umeå en collaboration avec l'Université technique de Dresde et l'Université Chalmers sont les premiers à montrer une stabilité élevée du nanomatériau poreux COF-1. L'étude est publiée dans Angewandte Chemie , Int. Éd.

Les charpentes organiques covalentes (COF) sont une large famille de matériaux polymères composés uniquement d'éléments légers. L'absence d'atomes métalliques dans leur structure rend les COF nettement différents par rapport à leurs parents, Matériaux à ossature métallique organique (MOF).

La première structure COF a été découverte en 2005 (nommée COF-1) et se compose de cycles benzéniques liés par B 3 O 3 en feuilles 2-D de forme hexagonale qui sont empilées en une structure en couches, ressemblant à cet égard à la structure du graphite composé de couches de graphène. Par analogie avec le graphène, la couche unique de matériau COF pourrait être appelée COFene car elle représente un véritable matériau 2-D composé de carbone, hydrogène, le bore et l'oxygène.

Contrairement au graphite, Le COF-1 est un matériau poreux avec une surface spécifique relativement élevée, ce qui le rend prometteur pour diverses applications, par exemple. pour les dispositifs de stockage d'énergie, comme sorbants pour le stockage de gaz ou pour les membranes. Il existe également un intérêt scientifique fondamental général pour les couches simples de COF-1, qui sont de vrais matériaux 2-D.

Cependant, On savait peu de choses sur les propriétés mécaniques des COF ou des COFènes monocouches, à l'exception de quelques estimations théoriques. Contrairement au graphite ou aux MOF, aucune étude de haute pression n'était disponible pour les COF.

Les chercheurs ont utilisé la diffraction des rayons X synchrotron et la spectroscopie Raman pour évaluer ce qui se passe avec la structure de ce matériau à des pressions allant jusqu'à 30 GPa. Il a été constaté que la structure à pression ambiante de la canette COF-1 est étonnamment stable et se conserve même après compression jusqu'à 10 ^-15 GPa. A plus haute pression, la structure s'effondre irréversiblement.

« Nous avons constaté une stabilité remarquable à des pressions élevées pour une structure aussi poreuse que le COF. C'était surprenant car les structures MOF poreuses s'effondrent à basse pression, " dit Alexandr Talyzine, maître de conférences au Département de physique de l'Université d'Umeå. La combinaison d'approches expérimentales et théoriques donne un aperçu de la rigidité et des propriétés mécaniques de la structure COF-1, qui peut être considéré comme représentatif typique de toute la famille des matériaux COF.