Cambio entre capas en marcos orgánicos covalentes bidimensionales

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• La cristalografía

Sus antecedentes:

• Las estructuras de apilamiento de capas prevalecen en los marcos orgánicos covalentes bidimensionales (2D COF).
• El comportamiento estructural de los COFs 2D solvatados sigue siendo en gran medida inexplorado en comparación con sus contrapartes libres de disolventes.

Objetivo del estudio:

• Investigar y determinar las estructuras in situ de los COF 2D solvados.
• Comprender las diferencias estructurales entre los COF solvados y los 2D secos.
• Explorar la universalidad de los cambios estructurales inducidos por disolventes en los FOC 2D.

Principales métodos:

• Determinación in situ de las estructuras de COF 2D solvadas.
• Análisis de los datos por difracción de rayos X en polvo (PXRD).
• Modelado computacional que incluye la teoría funcional de densidad (DFT) y el refinamiento de Pawley.

Principales resultados:

• Los COF 2D solvados exhiben un desplazamiento significativo entre capas, formando estructuras de apilamiento cuasi-AB, distintas del apilamiento AA en estados secos.
• Las interacciones con los disolventes debilitan la atracción entre capas, lo que facilita este reordenamiento estructural.
• Los cálculos de DFT confirman la preferencia energética por el apilamiento cuasi-AB en COFs solvados.
• Este fenómeno se observó en cuatro diferentes COFs cristalinos 2D, lo que indica su universalidad.

Conclusiones:

• La solvación induce un reordenamiento universal de apilamiento entre capas en los COF 2D de AA a cuasi-AB.
• Estos hallazgos requieren una reevaluación de las estructuras 2D de COF en los estados solvados.
• Los cambios estructurales inducidos por el disolvente abren nuevas vías para las aplicaciones de COF en condiciones húmedas.