制作分子难题开发坚固的多孔分子晶体的战略方法

受到拼图游戏的启发，中国科学院上海有机化学研究所(SIOC)赵彦川教授及其研究团队通过一种被他们称为“叉指定向自组装”的方法开发出了一种稳定的多孔分子晶体(PMC)。

正如《细胞报告物理科学》杂志上的文章所述，研究人员使用螺旋桨形状的分子三蝶烯作为构建分子组装体的构建块，该分子以其产生孔隙的能力和独特的凹凸结构而闻名。

PMC是一种有趣的结晶多孔材料，是由离散的有机分子通过非共价相互作用形成的。其独特的性能，如高溶解度、自修复能力和结构灵活性，引起了越来越多的兴趣。

然而，与金属有机框架和共价有机框架等成熟的网络化多孔材料相比，相对较弱且方向性较小的非共价相互作用使PMC不太稳定，这对制造坚固的多孔材料构成了主要障碍。

在这项研究中，该团队的研究结果经单晶X射线衍射验证，表明这种自组装是由叉指驱动的，并由弱范德华相互作用维持，因此就像分子拼图一样。

所得PMC的Brunauer-Emmett-Teller比表面积为752m2/g。氮吸附等温线的逐步吸附和显着滞后证实了这种合成的PMC的灵活性，与美国国家标准与技术研究所的周伟教授合作进行的结构模拟进一步证实了这一事实。

此外，这种合成的PMC具有优异的耐热性和耐化学性，即使浸入高浓度的NaOH、HCl或沸水中也能保持其结晶度和比表面积。

在初步应用测试中，该PMC在水中表现出优异的罗丹明B吸附能力(707mg/g)和高CO2/N2选择性。

这种交叉导向组装的新颖策略为适应各种构建块提供了巨大的潜力。它可以为利用弱范德华相互作用构建多孔结构铺平道路，从而刺激该领域的进一步创新和进步。