Gå direkt till innehåll
Nanomaterialet COFs (Covalent Organic Frameworks) är polymerer bestående av endast lätta grundämnen.
Nanomaterialet COFs (Covalent Organic Frameworks) är polymerer bestående av endast lätta grundämnen.

Pressmeddelande -

Porösa polymerer visar anmärkningsvärd stabilitet

Umeåfysiker Alexandr Talyzin i samarbete med Technical University of Dresden och Chalmers University är först med att visa på hög stabilitet hos det porösa nanomaterialet COFs. Studien är publicerad i Angewandte Chemie.

Det porösa nanomaterial som kallas COFs (Covalent Organic Frameworks) är en bred familj av polymerer bestående av endast lätta grundämnen. Frånvaron av metallatomer i sin struktur gör att COFs distinkt skiljer sig från de besläktade MOFs (Metal-Organic Frameworks).

COF är en ny klass av polymerer och ansågs vara mycket viktig upptäckt vid den tidpunkt då den publicerades i Science2005.

Den första COF-strukturen (benämnd COF-1) bestod av bensenringar sammanlänkade med B3O3 till hexagonformade tvådimensionella skikt som staplas i en skiktad struktur, som i detta avseende liknar strukturen av grafit sammansatt av grafenlager. I analogi med grafen kan skiktet av COF-material benämnas COFen eftersom det representerar ett genuint tvådimensionellt material sammansatt av kol, väte, bor och syre.

Till skillnad från grafit är COF-1 ett mycket poröst material med relativt stor ytarea vilket gör det lovande för exempelvis energilagring, som sorbenter för gaslagring eller som membran. Det finns också ett generellt grundläggande vetenskapligt intresse för COF-1-lager som är riktiga tvådimensionellt material.

Lite är emellertid känt om de mekaniska egenskaperna hos COFs eller av tvådimensionella COF-skikt förutom några få teoretiska uppskattningar. Till skillnad från grafit eller MOFs fanns heller inga högtrycksstudier tillgängliga för COFs.

Forskarna använde synkrotron-röntgendiffraktion och Raman-spektroskopi för att undersöka vad som händer med strukturen för detta material vid tryck upp till 30 GPa. Det visade sig att strukturen för COF-1 är oväntat stabil och överlever även efter kompression upp till 10-15 GPa. Vid högre tryck genomgår strukturen irreversibel förändring.

– Vi såg en anmärkningsvärd stabilitet vid höga tryck hos en så pass porös struktur som COF är. Det var förvånande eftersom porösa MOF-strukturer kollapsar vid lägre tryck, säger Alexandr Talyzin, universitetslektor på Institutionen för fysik vid Umeå universitet.

Resultatet som forskarna fick för COF-1-strukturen kan betraktas som representativ för hela familjen av COF-material. Materialet skiljer sig helt från grafen, grafen har i princip inga porer. COF-1 är porös och gaser, joner, molekyler med viss liten storlek kan tränga igenom tvådimensionella lager. Det finns ingen viss praktisk tillämpning för COF för tillfället, men ett potentiellt användningsområde är genom sin struktur som membran. Porerna har en mycket exakt diameter och alla större molekyler kommer att stoppas men mindre en rörelse över membranet.

– Gaslagring och gasseparation har testats. Men jag måste säga direkt - hittills finns det ingen tillämpning i verklig industri. Men nya strukturer läggs till familjen varje år och kanske en dag …, säger Alexandr Talyzin.

Pressmaterial:

Pressbilder. Foto: Mattias Pettersson

Originalartikel:

J. Sun , I. Baburin, V. Palermo, A. V. Talyzin: Covalent Organic Framework (COF‐1) at High Pressure. Angewandte Chemie International Edition. https://doi.org/10.1002/anie.201907689

För mer information, kontakta gärna:

Alexandr Talyzin, Institutionen för fysik vid Umeå universitet
Telefon: 090-786 63 20
E-post: alexandr.talyzin@umu.se

Ämnen

Kategorier

Regioner


Umeå universitet
Umeå universitet är ett av Sveriges största lärosäten med drygt 33 000 studenter och 4 000 anställda. Här finns internationellt väletablerad forskning och en stor mångfald av utbildningar. Vårt campus utgör en inspirerande miljö som inbjuder till gränsöverskridande möten – mellan studenter, forskare, lärare och externa parter. Genom samverkan med andra samhällsaktörer bidrar vi till utveckling och stärker kvaliteten i forskning och utbildning.

Presskontakt

Ingrid Söderbergh

Ingrid Söderbergh

Kommunikatör Teknisk-naturvetenskaplig fakultet 070-60 40 334

Umeå universitet

Med omkring 37 000 studenter och 4 700 anställda är Umeå universitet ett av Sveriges största lärosäten. Här finns en mångfald av utbildningar och världsledande forskning inom flera vetenskapsområden. Umeå universitet är också platsen för den banbrytande upptäckten av gensaxen CRISPR-Cas9 – en revolution inom gentekniken som år 2020 tilldelades Nobelpriset i kemi.

Umeå universitet har funnits i drygt 50 år och präglas av såväl tradition och stabilitet som förändring och nytänkande. Här bedrivs utbildning och forskning på hög internationell nivå som bidrar till ny kunskap av global betydelse, där hållbarhetsmålen i Agenda 2030 utgör drivkraft och inspiration. Här finns kreativa och nytänkande miljöer som tar sig an samhällets utmaningar, och genom djupa och långsiktiga samarbeten med organisationer, näringsliv och andra lärosäten fortsätter Umeå universitet att utveckla norra Sverige som kunskapsregion.

Universitetets internationella atmosfär och våra sammanhållna campus gör det lätt att mötas, samarbeta och utbyta kunskap, något som främjar en dynamisk och öppen kultur där studenter och anställda gläds åt varandras framgångar.

Umeå campus och Konstnärligt campus ligger nära Umeås centrum och intill ett av Sveriges största och mest välrenommerade universitetssjukhus. Campus finns även i Skellefteå och Örnsköldsvik.

Vid Umeå universitet finns den högt rankade Designhögskolan, den miljöcertifierade Handelshögskolan och landets enda arkitekthögskola med konstnärlig inriktning. Här finns också Bildmuseet och Umeås science center, Curiosum. Umeå universitet är dessutom ett av Sveriges fem riksidrottsuniversitet och har ett internationellt ledande arktiskt centrum.