Encendiendo y apagando las correlaciones entre capas y la porosidad en marcos orgánicos covalentes 2D

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Química supramolecular

Sus antecedentes:

• Los marcos orgánicos covalentes bidimensionales (2D COF) exhiben propiedades deseables como porosidad, estabilidad térmica y entornos de poros ajustables.
• Estas características hacen que los COF 2D sean prometedores para aplicaciones de tamizado molecular basadas en interacciones selectivas huésped-invitado.

Objetivo del estudio:

• Diseñar e investigar estructuras 2D de COF capaces de cambiar de forma dinámica y reversible entre los estados cristalino, poroso y no poroso.
• Explorar la influencia de la estructura química en el comportamiento de respuesta a estímulos de los COF 2D basados en iminas.

Principales métodos:

• Síntesis sistemática y caracterización estructural de una familia de COFs de imina 2D (TAPB-COFs) utilizando varios bloques de construcción de dialdehído lineal.
• Exposición de los FOC a estímulos externos (solventes, vapores de solventes) para inducir cambios estructurales.
• Inversión de los cambios estructurales y restauración de la porosidad mediante activación supercrítica de dióxido de carbono (scCO2).

Principales resultados:

• Los TAPB-COF con sistemas π ampliados o funcionalidades alkoxi demostraron estabilidad frente a los estímulos del disolvente.
• Los TAPB-COF con bloques de construcción lineales no sustituidos mostraron una pérdida reversible de cristalinidad y porosidad tras la exposición al disolvente.
• El dióxido de carbono supercrítico (scCO2) revertió efectivamente los polímeros de COF amorfos no porosos en estructuras porosas altamente cristalinas.

Conclusiones:

• La estructura del marco de TAPB-COF responde dinámicamente a los estímulos químicos, lo que permite un control reversible de la porosidad y la cristalinidad.
• La alternancia de la exposición al disolvente y la activación de scCO2 proporciona un método para el control dinámico de las propiedades de los COF.
• Esta respuesta dinámica abre caminos para el tamiz molecular avanzado y los materiales sensibles.