Veel onderzoekers op het gebied van materiaalwetenschap zijn voortdurend op zoek naar nieuwe en veelzijdige platforms die kunnen worden gebruikt om materialen aan te passen aan het beoogde gebruik. Een voorbeeld hiervan zijn covalente organische raamwerken (COF's), een opkomende klasse van kristallijne poreuze polymeren met een gunstige reeks fundamentele eigenschappen, namelijk kristalliniteit, stabiliteit, en porositeit. Deze combinatie maakt ze in theorie, aanpasbaar aan vele moderne toepassingen. Helaas, vanwege de manier waarop COF's gewoonlijk worden verkregen, deze eigenschappen zijn niet erg uitgesproken, resulterend in instabiele, laagkristallijne vaste stoffen met beperkte porositeit.

Aan het Japan Advanced Institute of Science and Technology, Dr. Zhongping Li, Universitair hoofddocent Yuki Nagao, en collega's proberen een einde te maken aan dit probleem en het ware potentieel van COF's te laten zien. In hun laatste onderzoek, die werd gepubliceerd in Internationale editie van Angewandte Chemie als een zeer belangrijk document, Dr. Nagao, Professor Donglin Jiang aan de Nationale Universiteit van Singapore, en zijn team bedachten een nieuwe strategie om de lichtemitterende eigenschappen van aan hydrazon gekoppelde COF's gemakkelijk af te stemmen om rood, groente, of blauw (RGB) licht door een enkel materiaal te gebruiken. Dit werk was het resultaat van talrijke inspanningen van vele onderzoekers, waaronder eerste auteur Zhongping Li, Keyu Geng, Ting hij, Ke Tian Tan, Ning Huang, Qiuhong Jiang, en Donglin Jiang aan de Nationale Universiteit van Singapore.

De onderzoekers hadden een nieuw concept onderzocht waarbij atomen of kleine moleculaire groepen in de poriewanden van COF's worden geïntroduceerd. Hoewel de veranderingen in samenstelling relatief klein zijn, de ordelijke introductie van deze groepen op oppervlakteplaatsen veroorzaakt drastische effecten in de elektronische structuur van het gehele molecuul, enkele van zijn fysisch-chemische eigenschappen veranderen. Zonder het echt te verwachten, de onderzoekers ontdekten dat de kleine verstoringen die op plaatsen met één oppervlak werden geïntroduceerd, de lichtemissie-eigenschappen van aan hydrazon gekoppelde COF's sterk veranderden.

Specifieker, door waterstof toe te voegen, chloor, methoxy, methyl, of hydroxy-oppervlakteplaatsen op de poriewanden van COF's (zie figuur 1), het team produceerde verbindingen die konden worden verfijnd om licht uit te zenden op verschillende verschillende frequenties binnen het RGB-spectrum. Verrassend genoeg, deze COF's behoren tot de weinige bekende materiële kaders die gemakkelijk kunnen worden aangepast om een ​​van de drie primaire kleuren uit te stralen, en zelfs tussenliggende kleuren (zie afbeelding 2). Dit staat in schril contrast met de meeste beschikbare RGB-technologieën, die verschillende materialen vereisen om de drie primaire kleuren te produceren. "Dankzij de opwindende functies die we hebben waargenomen, Op COF gebaseerde materialen bieden een oplossing voor de problemen met lage afstembaarheid die worden aangetroffen in organische/polymere lichtemitterende materialen, " merkt Dr. Li op. "Door verstoringen met meerdere wandoppervlakken te introduceren, onze kaders kunnen worden gebruikt om de lichtemissie van materialen te bewerken om een ​​bepaalde kleur op een vooraf ontwerpbare en digitale manier te bereiken."

belangrijk, afgezien van deze nuttige kleurafstemeigenschappen, de gesynthetiseerde COF's waren ook daar in termen van luminescentie, stabiliteit, en gevoeligheid voor gastmoleculen. Deze combinatie van functies maakt het voorgestelde raamwerk bijzonder aantrekkelijk voor lichtemitterende en detecterende implementaties met behulp van organische en polymere materialen, evenals voor andere soorten toepassingen, zoals Dr. Li uitlegt:"Onze verstoringsstrategie om afzonderlijke atomen of kleine groepen te introduceren om elektronische effecten te induceren, is compatibel met verdere functionalisering en zou breed toepasbaar moeten zijn op andere soorten COF's."

Het is mogelijk dat de strategie-apparaten in deze studie een nieuw regime zullen vormen in lichtemitterende organische materialen, die nuttig zal zijn voor zowel zeer geavanceerde toepassingen als apparaten voor het dagelijks leven. Verdere verfijning van vergelijkbare methoden zal ons in staat stellen echt gebruik te maken van de kracht die zelfs kleine, toch kunnen rationele veranderingen optreden in het macroscopische gedrag van bepaalde materialen.