2D共振有機フレームワークにおける層間相関と多孔性のオン・オフ

科学分野:

• 材料科学
• ナノテクノロジー
• 超分子化学

背景:

• 二次元共性有機フレームワーク (2D COF) は,多孔性,熱安定性,調整可能な孔環境などの望ましい性質を示しています.
• これらの特性により,2D COFは,選択的な宿主-ゲストの相互作用に基づく分子シービングアプリケーションに有望である.

研究 の 目的:

• 2D COF構造を設計し,水晶,多孔性,非多孔性状態の間でダイナミックで可逆的に切り替えることができる.
• イミンベースの2DCOFの刺激反応に対する化学構造の影響を調査する.

主な方法:

• 様々な線形ダイアルデヒドの構成要素を用いた2次元イミンCOF (TAPB-COF) の家族の体系的な合成と構造的特徴付け.
• 外部刺激 (溶剤,溶剤の蒸気) にCOFを曝露して構造的変化を誘発する.
• 超臨界二酸化炭素 (scCO2) 活性化による構造変化の逆転と毛細さの回復

主要な成果:

• 拡張されたπシステムまたはアルコキシ機能を持つTAPB-COFは,溶媒刺激に対する安定性を示した.
• 置換されていない線形構成要素を持つTAPB-COFは,溶媒曝露時に結晶性および多孔性の可逆的な損失を示した.
• 超臨界の二酸化炭素 (scCO2) は,無孔で無形なCOFポリマーを高結晶で多孔なフレームワークに効果的に変換した.

結論:

• TAPB-COFのフレーム構造は化学的刺激にダイナミックに反応し,多孔性と結晶性を可逆的に制御することができます.
• 溶媒の露出とscCO2の活性化を交互にすることで,COFの特性を動的に制御する方法が提供されます.
• このダイナミックな反応は,高度な分子シートと反応性のある材料への道を開きます.