الأصول المجهرية للبلورات الضعيفة في تخليق الإطار العضوي التساهمي COF-5

الإطارات العضوية التساهمية (COFs) هي مواد بلورية مسامية تتكون بالكامل من لبنات بناء عضوية ويمكن تجميعها بسهولة من المحلول. التحدي الرئيسي في التخليق المرتبط بالإطارات العضوية التساهمية، مقارنة بالمواد المسامية الأخرى مثل الزيولايت أو الإطارات العضوية المعدنية، هو ضعف ترتيبها على المدى الطويل؛ حيث لا تتجاوز أحجام مجالات البلورات بضع عشرات من النانومترات. هنا، نطور نموذجًا للتركيبات الجزيئية لـ COF-5 ونتابع المراحل المبكرة من ديناميات تجميعه من محلول مخفف. تشير محاكواتنا إلى أنه تحت ظروف تجريبية نموذجية، يحدث تشكيل COF-5 ليس من خلال النواة ولكن بعيدًا عن التوازن من خلال تحليل سبينودال. يؤدي وضع التجميع السريع هذا إلى عدد كبير من العيوب التي يصعب معالجة وتكون مسؤولة على الأرجح عن البلورة المحدودة التي لوحظت في تخليق العديد من COFs. نقوم بتحليل القوى الدافعة لتشكيل COF-5 ونعثر على أن تفاعلات التكديس بين المكونات الجزيئية العطرية قوية جدًا. عندما تضعف هذه التفاعلات، يتقدم التجميع من خلال أحداث نواة فردية تليها نمو بطيء. البلورات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة خالية أساسًا من العيوب. تشير هذه النتائج إلى استراتيجيات تجريبية لنمو COFs بجودة بلورية محسنة.