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Science:美国科学家成功合成线状多聚物

摘要 : 国际权威学术期刊《Science》杂志上发表美国劳伦斯伯克利国家实验室,卡夫能源纳米科学研究所刘榆忠研究员的一项新的研究,研究人员合成了一种涉及有机多聚物编织的结构与众不同的材料,这使得它具有特殊的弹力属性。

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 国际权威学术期刊《Science》杂志上发表美国劳伦斯伯克利国家实验室,卡夫能源纳米科学研究所刘榆忠研究员的一项新的研究,研究人员合成了一种涉及有机多聚物编织的结构与众不同的材料,这使得它具有特殊的弹力属性。共价有机框架(COFs)是由连接在一起的有机构建模块所创建的结构。它们之所以有吸引力是因为它们的密度低但孔隙度高,这使得它们具有许多诸如用来储存气体或用作光电器件等看好的用途,但过去合成的COFs的刚度过大。编织物特别有弹性,但在分子水平制造这类材料已被证明颇具挑战性。由Yuzhong Liu等人研发的合成方法能在材料科学中开创一个新的领域。首先,作者们创建了一个以铜为基础的框架。他们接着添加了能“连接”在一起的有机化合物,将1D单元交织成2D和3D结构。组成该框架的每根线状体都是螺旋状物,它们在“登记点”通过共价键相互连接。这些“登记点”赋予线状体很大的弹性度,但却不会令整个结构垮塌。在去除铜离子时,该结果依然完整。这些线状体能相互滑动,令该材料的弹性增加10倍。添加铜溶液可致使原有材料完全复原。由Enrique Gutierrez-Puebla撰写的一篇《视角》对这种新型编织材料及其潜在的应用提供了更多的来龙去脉。

原文链接:

Weaving of organic threads into a crystalline covalent organic framework

原文摘要:

A three-dimensional covalent organic framework (COF-505) constructed from helical organic threads, designed to be mutually weaving at regular intervals, has been synthesized by imine condensation reactions of aldehyde functionalized copper(I)-bisphenanthroline tetrafluoroborate, Cu(PDB)2(BF4), and benzidine (BZ). The copper centers are topologically independent of the weaving within the COF structure and serve as templates for bringing the threads into a woven pattern rather than the more commonly observed parallel arrangement. The copper(I) ions can be reversibly removed and added without loss of the COF structure, for which a tenfold increase in elasticity accompanies its demetalation. The threads in COF-505 have many degrees of freedom for enormous deviations to take place between them, throughout the material, without undoing the weaving of the overall structure.

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