Mayor valencia en COF y estrategia sintética para policubanos. (A) Las unidades de construcción de valencia 3 y 4 se utilizan actualmente en el diseño y síntesis de COF 3D; no se han reportado cubos con valencia de 8 y varillas 1D infinitas. (B) La reticulación de un enlazador diseñado para contener dos funcionalidades (BPA-1) proporciona BP-COF-1 con una valencia de 8; la estrategia alternativa que involucra BA y PA da en cambio COF de menor valencia. (C) Se prepararon enlazadores con diferentes funcionalidades (BPA-2 y 3) y longitudes (BPA-4 y 5) y se utilizaron para hacer los COF correspondientes. (D) Reemplazo isoelectrónico como base conceptual para crear una formación in situ reversible de las unidades cúbicas. Crédito: Ciencias (2020). DOI:10.1126 / science.abd6406
Un equipo de investigadores afiliados tanto a la Universidad de California-Berkeley como al Instituto Kavli Energy Nanocience en UC, ha desarrollado un nuevo marco orgánico covalente (COF) que utiliza boro y fósforo, uno que permite una mayor conectividad que los que se utilizan actualmente. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su trabajo para superar las limitaciones de la geometría de los enlaces de carbono en las arquitecturas COF y cómo condujo al desarrollo de una clase completamente nueva de COF.
Los COF son sólidos orgánicos con estructuras únicas que les permiten ser utilizados como bloques de construcción para hacer estructuras útiles para ciertas aplicaciones. como almacenamiento de hidrógeno o metano. Pero como señalan los investigadores, Los esfuerzos de investigación y desarrollo que involucran COF se han quedado rezagados con respecto a los de las estructuras organometálicas debido principalmente a la geometría de los enlaces de carbono en las arquitecturas COF. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han encontrado una forma de utilizar boro y fósforo para superar algunas de esas limitaciones.
El trabajo consistió en desarrollar un enlazador de ácido borofosfónico con un grupo boro que podría agregarse a un extremo de un anillo de fenilo, en el otro extremo del anillo, agregaron diferentes miembros de un grupo de fósforo. Luego sumergieron los resultados en una solución que permitió una velocidad de reacción controlada mientras se calentaba. El resultado fue la creación de un COF hecho a partir de cubos de borofosfato autoensamblados repetidos, cada uno de los cuales está compuesto por ocho enlazadores. Los cubos podrían usarse como bloques de construcción para crear ensamblajes complejos. Los investigadores señalan que cada cubo puede usarse como base para agregar ocho cubos adicionales. Y también señalan que, debido a la naturaleza de los vínculos, Los cubos se pueden usar para crear estructuras repetidas de cubos manipulando la cantidad de agua que se libera durante la reacción. Las pruebas mostraron que los cubos eran térmicamente estables, así como, hasta 500 grados C.
Los investigadores afirman que el nuevo tipo de COF amplía el alcance de lo que se puede hacer con los COF en general, sugiriendo que conducirán al desarrollo de nuevos tipos de estructuras para su uso en una amplia variedad de aplicaciones.
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