Umeå-natuurkundigen in samenwerking met de Technische Universiteit van Dresden en Chalmers University zijn de eersten die een hoge stabiliteit van het poreuze nanomateriaal COF-1 aantonen. De studie is gepubliceerd in Angewandte Chemie , Int. Ed.

Covalente organische raamwerken (COF's) is een brede familie van polymere materialen die alleen bestaat uit lichte elementen. De afwezigheid van metaalatomen in hun structuur maakt COF's duidelijk anders dan hun verwanten, Metal Organic Framework-materialen (MOF's).

De eerste COF-structuur werd ontdekt in 2005 (genaamd COF-1) en bestaat uit benzeenringen verbonden door B ₃ O ₃ tot zeshoekige 2D-platen die tot een gelaagde structuur worden gestapeld, lijkt in dit opzicht op de structuur van grafiet, samengesteld uit grafeenlagen. Naar analogie met grafeen zou de enkele laag COF-materiaal COFene kunnen worden genoemd, omdat het een echt 2D-materiaal vertegenwoordigt dat is samengesteld uit koolstof, waterstof, boor en zuurstof.

In tegenstelling tot grafiet, COF-1 is poreus materiaal met een relatief hoog oppervlak waardoor het veelbelovend is voor verschillende toepassingen, bijv. voor apparaten voor energieopslag, als sorptiemiddel voor gasopslag of voor membranen. Er is ook algemene fundamentele wetenschappelijke interesse in enkele COF-1-lagen, die echte 2D-materialen zijn.

Echter, er was weinig bekend over de mechanische eigenschappen van COF's of enkellaagse COFenen, behalve enkele theoretische schattingen. In tegenstelling tot grafiet of MOF's, er waren geen hogedrukstudies beschikbaar voor COF's.

De onderzoekers gebruikten synchrotron-röntgendiffractie en Raman-spectroscopie om te evalueren wat er met de structuur van dit materiaal gebeurt bij drukken tot 30 GPa. Er werd vastgesteld dat de omgevingsdrukstructuur van COF-1 blik onverwacht stabiel is en zelfs na compressie tot 10 . behoudt ^-15 GPa. Bij hogere druk, de structuur stort onomkeerbaar in.

"We zagen opmerkelijke stabiliteit bij hoge drukken voor zo'n poreuze structuur als COF is. Dit was verrassend omdat poreuze MOF-structuren instorten bij lagere druk, " zegt Alexandr Talyzin, hoofddocent bij de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Umeå. Combinatie van experimentele en theoretische benaderingen geeft inzicht in stijfheid en mechanische eigenschappen van de COF-1 structuur, die als typisch representatief kan worden beschouwd voor de hele familie van COF-materialen.