來(lái)自美國(guó)能源署Lawrence 伯克利實(shí)驗(yàn)室和UC伯克利的科學(xué)家用螺旋有機(jī)線編織了世界上第一個(gè)三維共價(jià)有機(jī)框架。這種編織的COFs有著明顯良好的折疊性、彈性和可逆性，并且這些性能要比以前的COFs要好。這種編織的COFs有很大的潛力去捕獲和儲(chǔ)存二氧化碳，然后把它們轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品。
現(xiàn)在社會(huì)有著很多方法去制造納米材料，但是編織，這種最古老和最持久的制造方法，直到最近才被列入其中。來(lái)自美國(guó)能源署Lawrence?伯克利實(shí)驗(yàn)室和UC伯克利的科學(xué)家用螺旋有機(jī)線編織了世界上第一個(gè)三維共價(jià)有機(jī)框架。這種編織的COFs有著明顯良好的折疊性、彈性和可逆性，并且這些性能要比以前的COFs要好。這種編織的COFs有很大的潛力去捕獲和儲(chǔ)存二氧化碳，然后把它們轉(zhuǎn)化成有價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品。
“我們成功的把編織這種藝術(shù)引入到了原子和分子的級(jí)別，它給我們提供了一種新的制造物質(zhì)的極其準(zhǔn)確的方法，并獲得特殊的和寶貴的機(jī)械性能。”來(lái)自伯克利材料科學(xué)和化學(xué)系的化學(xué)家Omar?Yaghi說(shuō)到。
“編織在化學(xué)中已經(jīng)被運(yùn)用了很久，但是在生物中確不太出名，”Yaghi?說(shuō)到。“但是，我們找到了一種編織有機(jī)線的方法，這使得我們能夠設(shè)計(jì)和制造復(fù)雜的二維或三維有機(jī)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。”
Yaghi是這篇發(fā)表在Nature雜志上文章的通訊作者。這個(gè)文章的名字叫做“編織有機(jī)線來(lái)制造晶體共價(jià)有機(jī)框架。”第一作者是Yuzhong?Liu,?Yanhang?Ma?和?Yingbo?Zhao。其它的作者包括Xixi?Sun,?Felipe?Gándara,?Hiroyasu?Furukawa,?Zheng?Liu,?Hanyu?Zhu,?Chenhui?Zhu,?Kazutomo?Suenaga,?Peter?Oleynikov,?Ahmad?Alshammari,?Xiang?Zhang?和?Osamu?Terasaki。
COFs和它們的姐妹材料，金屬有機(jī)框架（MOFs），是三維多孔的晶體，有著極大的內(nèi)表面積并吸收和儲(chǔ)存巨大量的指定分子。這兩種材料由Yaghi發(fā)明。COFs和MOFs組成的分子能夠組成大的和擴(kuò)展性的網(wǎng)狀框架結(jié)構(gòu)，它們的框架是由化學(xué)鍵鏈接在一起。這種框架結(jié)構(gòu)展示出了強(qiáng)大的應(yīng)用性，包括封存碳。
通過(guò)Yaghi開發(fā)的另外一種技術(shù)，“網(wǎng)狀化學(xué)”，這些框架結(jié)構(gòu)同樣能通過(guò)催化劑制造，并有著預(yù)計(jì)的功能：例如，減少二氧化碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，二氧化碳是一種基礎(chǔ)的積木，它可以被用來(lái)制造一系列的化學(xué)產(chǎn)物包括燃料、制藥和塑料。
在最新的研究中，Yaghi和他的合作者使用銅復(fù)合物作為模板來(lái)把有機(jī)化合物“菲羅啉”線編織成圖案來(lái)制造亞胺框架，COF-505.通過(guò)X光和電子散射的檢測(cè)，研究者發(fā)現(xiàn)銅離子能夠可逆地移除或者重新儲(chǔ)存，并且不改變COF-505的形狀。COF的脫金屬能夠?qū)е滤黾?0倍的彈性，重裝金屬能夠把COF變回它原來(lái)的剛性。
“我們這種通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)控來(lái)轉(zhuǎn)變彈性不同的兩種狀態(tài)意味著這些狀態(tài)之間的循環(huán)可以重復(fù)實(shí)現(xiàn)，并且不會(huì)破壞和改變它的結(jié)構(gòu)。”Yaghi說(shuō)到，“基于這些結(jié)果，我們能想象出我們能制造分子外衣來(lái)結(jié)合不尋常的彈性、強(qiáng)度、折疊性和變化性，在一種材料上。
Yaghi說(shuō)到MOFs也能通過(guò)編織的方式制成。另外，這些編織的結(jié)構(gòu)能用到納米顆粒或者高分子，這意味著他們能夠被制造成薄的膜和電子器件。
“我們的編織技術(shù)使得長(zhǎng)的共價(jià)連接分子線能夠在普通的間隔下交叉，”Yaghi說(shuō)到，“這些交叉能作為支點(diǎn)，因此這些線有著一定的自由度去前后移動(dòng)，而不會(huì)崩潰這個(gè)結(jié)構(gòu)，這是制造有著優(yōu)秀機(jī)械性能和動(dòng)力材料的福音。”
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