Meilleure valence des COF et stratégie de synthèse pour les polycubanes. (A) Les unités de construction de valence 3 et 4 sont actuellement utilisées dans la conception et la synthèse de COF 3D ; les cubes avec une valence de 8 et des tiges 1D infinies n'ont pas été signalés. (B) La réticulation d'un lieur conçu pour contenir deux fonctionnalités (BPA-1) donne BP-COF-1 avec une valence de 8 ; la stratégie alternative impliquant BA et PA donne à la place des COF de valence inférieure. (C) Des lieurs avec différentes fonctionnalités (BPA-2 et 3) et longueurs (BPA-4 et 5) ont été préparés et utilisés pour fabriquer les COF correspondants. (D) Remplacement isoélectronique comme base conceptuelle pour créer une formation réversible in situ des unités cubiques. Crédit: Science (2020). DOI :10.1126/science.abd6406
Une équipe de chercheurs affiliés à la fois à l'Université de Californie-Berkeley et au Kavli Energy Nanoscience Institute de l'UC, a développé un nouveau cadre organique covalent (COF) utilisant du bore et du phosphore, qui permet une connectivité plus élevée que ceux actuellement utilisés. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur travail pour surmonter les limitations de la géométrie des liaisons carbone dans les architectures COF et comment cela a conduit au développement d'une toute nouvelle classe de COF.
Les COF sont des solides organiques avec des structures uniques qui leur permettent d'être utilisés comme blocs de construction pour fabriquer des structures utiles pour certaines applications, comme le stockage d'hydrogène ou de méthane. Mais comme le notent les chercheurs, les efforts de recherche et de développement impliquant les COF ont pris du retard par rapport à ceux des cadres organométalliques en raison principalement de la géométrie des liaisons carbone dans les architectures COF. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen d'utiliser le bore et le phosphore pour surmonter certaines de ces limitations.
Le travail consistait à développer un linker acide borophosphonique avec un groupe bore qui pourrait être ajouté à une extrémité d'un cycle phényle - à l'autre extrémité du cycle, ils ont ajouté différents membres d'un groupe de phosphore. Ils ont ensuite trempé les résultats dans une solution qui permettait une vitesse de réaction contrôlée pendant qu'elle était chauffée. Le résultat a été la création d'un COF fabriqué à partir de cubes de borophosphate auto-assemblants répétés, chacun composé de huit linkers. Les cubes pourraient ensuite être utilisés comme blocs de construction pour créer des assemblages complexes. Les chercheurs notent que chaque cube peut être utilisé comme base pour ajouter huit cubes supplémentaires. Et ils notent également qu'en raison de la nature des liens, les cubes peuvent être utilisés pour créer des structures répétitives de cubes en manipulant la quantité d'eau libérée pendant la réaction. Les tests ont montré que les cubes étaient thermiquement stables, également, jusqu'à 500 degrés C.
Les chercheurs affirment que le nouveau type de COF élargit la portée de ce qui peut être fait avec les COF en général, suggérant qu'ils conduiront au développement de nouveaux types de structures pour une utilisation dans une grande variété d'applications.
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