中山大學最新Nature！！！

虛谷納物 5個月前 (05-09) 1231瀏覽

一、【科學背景】

二維共價有機框架（COFs）是由有機節點和連接劑通過共價鍵連接而成的周期性多孔二維聚合物。通常可用于制備不連續薄膜和具有非晶材料晶體域的部分結晶薄膜。國內外通常使用小分子表面活性劑或線性聚合物輔助合成方法在水面制備多晶COFs薄膜，后者制備的薄膜平均單晶域較大。但該類薄膜在壓力作用下很脆弱，容易破裂，裂紋沿晶界擴展嚴重。相反，由線性聚合物糾纏形成的非晶態材料可表現出堅韌甚至彈性的力學性能。多晶材料的性能往往由缺陷主導，二維(2D)晶體甚至可以被一條線缺陷分割和破壞。相比之下，二維晶體通常需要加工成薄膜，這不可避免地是多晶的，包含許多晶界，因此脆性大，阻礙了在柔性電子，光電子和分離中的應用。如何解決二維晶體薄膜脆性大，成為重大的國際難題。

二、【創新成果】

近日，來自中山大學的鄭志坤科研團隊提出使用線性小分子作為犧牲媒介來指導二維COFs的聚合和結晶，在水面上創建高結晶但有彈性薄膜的結構設計理念。具體是選擇亞胺連接的二維COFs作中間體，利用它們比芳香四胺節點具有更高反應活性的特點促進COFs在晶界處的相鄰結構域纏繞，制備出由單晶結構域組成的二維共價有機框架(COFs)在水表面由交織的晶界連接。從而生產出了高強度，堅韌和彈性薄膜的一種新興的二維晶體-二維共價有機框架(COFs)組成的多晶薄膜。新制備的2DCOFs晶體的楊氏模量和斷裂強度分別為56.7±7.4 GPa和73.4±11.6 GPa, 82.2±9.1 N/m和29.5±7.2 N/m，極大提高了該類薄膜的力學性能。相關成果以“Elastic films of single-crystal two-dimensional covalent organic frameworks”為題于2024年05月08日發表在Nature上。