コヴァレント有機枠組の可逆性イソメリゼーションによる湿度感知
Samik Jhulki1, Austin M Evans, Xue-Li Hao1
1School of Chemistry and Biochemistry and Center for Organic Photonics and Electronics , Georgia Institute of Technology , Atlanta , Georgia 30332-0400 , United States.
Journal of the American Chemical Society
|January 3, 2020
まとめ
ダイミノール分子が含まれる共性有機フレームワーク (COF) は,水のような極性溶媒に反応して,迅速かつ可逆的な色変化を示す. タウトメリゼーションによるこの色測定感知能力は,湿度検知のための安定したプラットフォームを提供します.
科学分野:
- 材料科学
- 超分子化学
- 化学センサー
背景:
- 協和有機フレームワーク (COF) は,調節性特性を有する結晶性多孔ポリマーである.
- 繊細で選択的な化学センサーの開発は,材料科学における重要な課題です.
- 分子構造と光学特性の関係を理解することは センサー設計において極めて重要です
研究 の 目的:
- ディミノールを含む特定の共性有機フレームワーク (COF) の色変化特性を調査する.
- 観察された色の変化の背後にあるメカニズムとその可逆性を調査する.
- 溶媒と湿度の色測定センサーとしてこのCOFの可能性を評価する.
主な方法:
- 2,5-ダイミネで置換された1,4-ジヒドロキシベンゼン (ダイミノール) ユニットによる共性有機フレームワーク (COF) の合成.
- 様々な溶媒と溶媒の蒸気の存在下での色変化をモニタリングするためのスペクトル解析 (UV-Vis吸収).
- 電子構造とタウトメリゼーションメカニズムを解明するための密度関数理論 (DFT) と時間依存のDFT計算.
- COFの指向した薄膜を用いた色測定湿度センサーの製造と試験.
主要な成果:
- COFは,極性溶媒,特に水に曝露すると,肉眼で検出可能な迅速で,受動的で,可逆的な色変化を示した.
- 極性溶媒の存在で新しい可視吸収帯が現れ,可逆変換を示した.
- DFTの計算では,ダイミノールとイミノール/シス-ケトエンアミン形態の間の溶媒誘導によるタウトメリゼーションが光学的変化の原因であることが明らかになった.
- イミノール/シス-ケトエナミンのタウトメアは,ダイミノールと比較して,有意な電荷伝送特性を持つより長い波長吸収を示している.
- COFベースの湿度センサーは,水蒸気に対する迅速な反応を示し,数ヶ月間安定した状態を維持しました.
結論:
- 自動化によるCOFの電子構造の変化は,センシングアプリケーションに効果的に利用できます.
- 報告されたCOFは,特に湿度検出のために,迅速で,可逆性があり,長期にわたって安定した色測定センサーを開発するための有望なプラットフォームを提供します.
- 機能的な材料におけるダイナミックな共性化学の活用の可能性を強調しています.
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