Los físicos de Umeå, en colaboración con la Universidad Técnica de Dresde y la Universidad de Chalmers, son los primeros en mostrar una alta estabilidad del nanomaterial poroso COF-1. El estudio se publica en Angewandte Chemie , En t. Ed.

Las estructuras orgánicas covalentes (COF) son una amplia familia de materiales poliméricos compuestos únicamente por elementos ligeros. La ausencia de átomos metálicos en su estructura hace que los COF sean claramente diferentes en comparación con sus parientes, Materiales de marco orgánico metálico (MOF).

La primera estructura de COF se descubrió en 2005 (denominada COF-1) y consta de anillos de benceno unidos por B ₃ O ₃ en hojas bidimensionales con forma hexagonal que se apilan en una estructura en capas, asemejándose a este respecto a la estructura del grafito compuesta por capas de grafeno. Por analogía con el grafeno, la capa única de material COF podría denominarse COFene ya que representa un verdadero material 2-D compuesto por carbono, hidrógeno, boro y oxígeno.

A diferencia del grafito, COF-1 es un material poroso con una superficie relativamente alta que lo hace prometedor para diversas aplicaciones, p.ej. para dispositivos de almacenamiento de energía, como sorbentes para almacenamiento de gas o para membranas. También existe un interés científico fundamental general en capas individuales de COF-1, que son verdaderos materiales 2-D.

Sin embargo, Se sabía poco sobre las propiedades mecánicas de los COF o los COFenes de una sola capa, excepto por algunas estimaciones teóricas. A diferencia del grafito o los MOF, no se dispuso de estudios de alta presión para los COF.

Los investigadores utilizaron difracción de rayos X sincrotrón y espectroscopía Raman para evaluar qué sucede con la estructura de este material a presiones de hasta 30 GPa. Se descubrió que la estructura de presión ambiental de la lata de COF-1 es inesperadamente estable y se conserva incluso después de la compresión hasta 10 ^-15 GPa. A mayor presión, la estructura colapsa irreversiblemente.

"Vimos una estabilidad notable a altas presiones para una estructura tan porosa como lo es el COF. Esto fue sorprendente porque las estructuras porosas de MOF colapsan a una presión más baja, "dice Alexandr Talyzin, profesor titular del Departamento de Física de la Universidad de Umeå. La combinación de enfoques experimentales y teóricos proporciona información sobre la rigidez y las propiedades mecánicas de la estructura COF-1, que puede considerarse como representante típico de toda la familia de materiales COF.