Исследователи из Китайской академии наук и Института микроструктурной физики Макса Планка совершили значительный прорыв в области двумерных полимерных материалов. Команда под руководством профессора Чжан Тао из Нинбоского института технологии материалов и инженерии (NIMTE) в сотрудничестве с профессором Фэн Синьлян разработала революционный метод синтеза кристаллических sp²-углеродных сопряженных двумерных полимерных пленок.
Результаты этого исследования, опубликованные в престижном журнале Nature Communications, демонстрируют новую стратегию межфазного синтеза, которая преодолевает фундаментальные ограничения традиционных методов. Ключевым элементом инновации стало использование необратимых химических реакций, в частности, «амфифильно-пиридиниевой межфазной поликонденсации альдольного типа».
Традиционные методы синтеза двумерных полимеров обычно опираются на динамическую ковалентную химию с использованием C=N связей, которые оказались неэффективными для создания sp²-углеродных сопряженных двумерных полимеров (sp²c-2DPs) с C=C связями. Основная проблема заключалась в ограниченной обратимости C=C связей, что препятствовало формированию упорядоченных структур.
Исследовательская группа решила эту проблему, разработав подход, при котором амфифильные пиридиниевые мономеры самоорганизуются на водной поверхности. Такая самоорганизация значительно повышает межфазную реакционную способность с альдегидными компонентами, что позволяет проводить синтез в мягких условиях без необходимости высоких температур или агрессивных химических реагентов.
Полученные sp²c-2DPs обладают впечатляющими свойствами: от монослойных до многослойных кристаллических структур, характеризующихся прочными C=C связями, исключительной химической стабильностью и расширенной π-сопряженной системой. Материалы демонстрируют дальний молекулярный порядок, прочный заряженный каркас и регулируемую толщину.
Для проверки практического применения исследователи испытали синтезированные материалы в генераторе осмотической энергии в жестких кислотных условиях (pH = 3,5). Результаты оказались впечатляющими: материал достиг коэффициента катионной селективности (S) 0,68 и выходной плотности мощности 51,4 Вт/м².
Потенциальные области применения этих инновационных материалов весьма обширны. Они могут использоваться в мембранных технологиях, органической электронике, преобразовании энергии градиента солености морской воды и других передовых технологических решениях. Особенно перспективным представляется их использование в следующем поколении органических электронных устройств, где требуются материалы с высокой стабильностью и настраиваемыми электронными свойствами.
Изображение носит иллюстративный характер
Результаты этого исследования, опубликованные в престижном журнале Nature Communications, демонстрируют новую стратегию межфазного синтеза, которая преодолевает фундаментальные ограничения традиционных методов. Ключевым элементом инновации стало использование необратимых химических реакций, в частности, «амфифильно-пиридиниевой межфазной поликонденсации альдольного типа».
Традиционные методы синтеза двумерных полимеров обычно опираются на динамическую ковалентную химию с использованием C=N связей, которые оказались неэффективными для создания sp²-углеродных сопряженных двумерных полимеров (sp²c-2DPs) с C=C связями. Основная проблема заключалась в ограниченной обратимости C=C связей, что препятствовало формированию упорядоченных структур.
Исследовательская группа решила эту проблему, разработав подход, при котором амфифильные пиридиниевые мономеры самоорганизуются на водной поверхности. Такая самоорганизация значительно повышает межфазную реакционную способность с альдегидными компонентами, что позволяет проводить синтез в мягких условиях без необходимости высоких температур или агрессивных химических реагентов.
Полученные sp²c-2DPs обладают впечатляющими свойствами: от монослойных до многослойных кристаллических структур, характеризующихся прочными C=C связями, исключительной химической стабильностью и расширенной π-сопряженной системой. Материалы демонстрируют дальний молекулярный порядок, прочный заряженный каркас и регулируемую толщину.
Для проверки практического применения исследователи испытали синтезированные материалы в генераторе осмотической энергии в жестких кислотных условиях (pH = 3,5). Результаты оказались впечатляющими: материал достиг коэффициента катионной селективности (S) 0,68 и выходной плотности мощности 51,4 Вт/м².
Потенциальные области применения этих инновационных материалов весьма обширны. Они могут использоваться в мембранных технологиях, органической электронике, преобразовании энергии градиента солености морской воды и других передовых технологических решениях. Особенно перспективным представляется их использование в следующем поколении органических электронных устройств, где требуются материалы с высокой стабильностью и настраиваемыми электронными свойствами.
