(Photo fournie à chinadaily.com.cn)
Des scientifiques chinois ont proposé une nouvelle stratégie de transformation imine en oléfine pour synthétiser des structures organiques covalentes monocristallines liées au carbone sp2 (sp2c-COF).
Les COF sont des polymères cristallins et poreux construits par des molécules organiques via de fortes liaisons covalentes. Les COF ont de nombreuses applications, notamment le stockage et la séparation des gaz, la détection, l’administration de médicaments et les applications biomédicales, l’électronique organique et la photonique, etc.
Les Sp2c-COF sont un type spécial de COF qui intègre des carbones sp2, attirant une grande attention dans les semi-conducteurs organiques. Les liaisons C=C robustes confèrent aux sp2c-COF une conductivité électronique, une activité optique et des propriétés magnétiques améliorées par rapport aux COF classiques liés à C=N.
Les sp2c-COF monocristallins hautement ordonnés jouent un rôle indispensable dans l’exploration des structures moléculaires, des propriétés fondamentales et des performances d’application des dispositifs des sp2c-COF. Cependant, la faible réversibilité des liaisons oléfiniques empêche l’autocorrection des cristaux, générant ainsi uniquement des composés polycristallins ou amorphes au lieu de monocristaux.
Dans l’étude publiée dans Nature Chemistry, un groupe de recherche dirigé par le professeur ZHANG Tao de l’Institut de technologie et d’ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), en collaboration avec le professeur Zhang Zhenjie de l’Université de Nankai, a synthétisé un seul -cristal sp2c-COF grâce à une stratégie de transformation imine en oléfine.
Les structures des monocristaux ont été caractérisées par microscopie électronique à transmission à haute résolution (HR-TEM) et par diffraction électronique à rotation continue (cRED).
La transformation efficace de la liaison imine en oléfine améliore la conjugaison π dans les sp2c-COF, facilitant ainsi une délocalisation électronique étendue. Comparés aux échantillons avec des liaisons C = N, les sp2c-COF monocristallins synthétisés présentent un spin électronique considérablement amélioré, conduisant à un ferromagnétisme notable sans métal à température ambiante de 8,6 × 10 3 emu g 1.
Deux sp2c-COF monocristallins de haute qualité ont été développés, démontrant la généralité de cette approche. Ce travail aborde le goulot d’étranglement dans la synthèse de COF monocristallins et donne un aperçu du développement futur des applications des semi-conducteurs organiques.
L’étude a été financée par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 52322316), la Fondation provinciale des sciences naturelles du Zhejiang en Chine (n° LR21E030001) et le programme clé de recherche et de développement de Ningbo (n° 2022ZDYF020023).
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