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长单晶(COFs)长出两篇Science,还发表在同一期上。

最新一期的Science上,刊登了两篇关于COFs(Covalent organic framework)单晶生长的文章。先让我们一睹为快:

长单晶(COFs)长出两篇Science,还发表在同一期上。

第一作者:Tianqiong Ma,Eugene A. Kapustin

通讯作者:Wei Wang,Junliang Sun,Omar M. Yaghi

 

长单晶(COFs)长出两篇Science,还发表在同一期上。

第一作者:Austin M. Evans

通讯作者:William R. Dichtel

 

两篇文章针对同样一个科学问题:COFs难以长单晶,提出了两种不同的解决方法,可谓是殊途同归。在简单介绍两篇文章之前,请各位思考一个问题,如果你碰到这样的问题,会想出怎样的解决方案呢?

 

在第一篇Science中,作者采用了引入助剂(苯胺)的方式,他们发现当在COFs生长体系中加入苯胺,奇迹出现了,苯胺似乎拥有神奇的力量,这股力量能够将COFs碎片黏合到一起。进一步研究表明苯胺与COFs中的组分有相似的反应性,同时又只具有单官能团,所以就实现了成核与生长的分离。

图文赏析如下:

长单晶(COFs)长出两篇Science,还发表在同一期上。

图 1:苯胺存在下COF生长示意图

长单晶(COFs)长出两篇Science,还发表在同一期上。

图2 COF-300单晶结构图

 

第二篇Science中,作者采用了两步法,或者说晶种二次生长发来实现单晶的生长过程控制。文中通过控制单体加入速度来抑制成核,维持生长。

图文赏析如下:

 

长单晶(COFs)长出两篇Science,还发表在同一期上。

图 3:不同单体加入速度下的COF生长流程图

 

长单晶(COFs)长出两篇Science,还发表在同一期上。

图4:COF单晶结构表征

 

总结:两篇文章虽然采用了完全不同的单晶生长方法,但所坚持的核心原则是相同的:将成核生长过程分离,在尽量抑制新核生成的同时,实现单晶的生长。第一篇Science中苯胺作为调节剂,因为苯胺的单官能团实现对新核形成的抑制;第二篇Science中,利用晶种法,加上单体的缓慢滴加,从成核动力学上抑制成核,维持生长。

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