شیمیدانهای دانشگاه میشیگان، Ann Arbor، و ایالت آریزونا موفق به سنتز نوعی ساختار بسیار متخلخل شده‌اند. این ساختارها حاوی واحدهای ساختمانی معمولی آلی میباشد که از طریق پیوند کووالانسی به چارچوب‌های بلوری توسعه یافته‌ای متصل شده‌اند. این چارچوب‌های آلی کووالانسی (COFs) به دلیل وجود پیوندهای مستحکم میان اتم‌های بور، کربن، و اکسیژن، دارای ساختار سفت، پایداری دمایی استثنایی و دانسیته پایین می‌باشند. سطح ویژه این مواد، از زئولیت‌ها و سیلیکات‌های متخلخل نیز بالاتر است. این تیم تحقیقاتی به رهبری Omar M. Yaghi امیدوارند در آینده با بهینه کردن این ساختارها بتوان از آنها در کاربردهای مربوط به ذخیره گاز، فوتونیک، و کاتالیزورها استفاده نمود.
چارچوب‌های آلی سبک، محکم، و پایدار
شیمیدانهای دانشگاه میشیگان، آن آربر، و ایالت آریزونا موفق به سنتز نوعی ساختار بسیار متخلخل شده‌اند. این ساختارها حاوی واحدهای ساختمانی معمولی آلی میباشد که از طریق پیوند کووالانسی به چارچوب‌های بلوری توسعه یافته‌ای متصل شده‌اند. این چارچوب‌های آلی کووالانسی (COF) ها به دلیل وجود پیوندهای مستحکم میان اتم‌های بور، کربن، و اکسیژن، دارای ساختار سفت، پایداری دمایی استثنایی و دانسیته پایین می‌باشند. سطح ویژه این مواد، از زئولیت‌ها و سیلیکات‌های متخلخل نیز بالاتر است. این تیم تحقیقاتی امیدوارند در آینده با بهینه کردن این ساختارها بتوان از آنها در کاربردهای مربوط به ذخیره گاز، فوتونیک، و کاتالیزورها استفاده نمود.
این تیم قبلاً نیز نوعی ماده متخلخل موسوم به چارچوب‌های آلی-فلزی (MOF) تهیه کرده بودند که در آن، مولکول‌های آلی از طریق اتصال دهنده‌های اکسید فلزی در یک شبکه سه‌بعدی کنار هم نگه داشته شده بودند. می‌توان از طریق تغییر اجزای این ساختارها، تخلخل و عملکرد MOFها را کنترل کرد.این تیم تحقیقاتی برای تولید COF ها از یک روش مشابه استفاده نموده‌اند و انتظار دارند بتوانند همان تغییرات را در اینجا نیز اعمال کنند.
راهبرد عمومی سنتز COFها مبتنی بر یک واکنش تراکمی یک مرحله‌ای است که در آن سه مولکول اسید بورونیک با از دست دادن چهار مولکول آب، تبدیل به یک مولکول انیدرید بوروکسین مسطح حلقوی می‌شوند. در صورت استفاده از -۴,۱بنزن دی‌بورونیک اسید (BDBA) یک ورقه شش وجهی تشکیل می‌شود. با حرارت دادن BDBA تا ۱۲۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۷۲ ساعت درون محلول مزیتیلن دی‌اکسان، واکنش به آهستگی پیش می‌رود. پس از انجام واکنش، یک ماده بلوری (COF-1) با بهره ۷۱ درصد و سطحی شبیه گرافیت به دست می‌آید که در آن ورقه‌های دوبعدی شش ضلعی کنار هم قرار گرفته‌اند. (COF-1) حفراتی با اندازه ۱۲-۶ آنگستروم، و سطحی برابر ۶۴۰ مترمربع بر گرم دارد. با استفاده از واکنش تراکمی مشابهی میان BDBA و هگزاهیدروکسیل تری‌فنیلن و در همان شرایط، ترکیب دیگری با عنوان COF-5 به دست آمد. COF-5 دارای حفرات بزرگ‌تری با اندازه ۲۷ آنگستروم بوده، مساحت آن ۱۵۹۰ مترمربع بر گرم میباشد.
