2004 년 그래 핀으로 시작하는 2 차원 (2D) 재료에 대한 탐구는 여전히 강력합니다. 그래 핀이 가장 강력한 견고한 제목을 유지하지만 강렬한 연구에 따르면 모든 용도에 적합하지는 않습니다. 예를 들어, 그래 핀 트랜지스터를 통해 흐르는 전류를 끄는 것은 상당히 어려운 것으로 판명되었습니다. 또한, 고품질 그래 핀이 구멍이 부족하여 특정 응용 분야를 달성하지 못하게합니다.
대조적으로, 기공 크기를 다른 2D 재료로 단순히 스트레칭하여 변경할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 가스, 액체 및 이온에 대한 2D 막의 투과성을 기계적으로 제어 할 수 있습니다. 예를 들어,이 효과는 물을 탈살성 또는 별도의 가스를 사용하는 데 사용될 수 있습니다. COF-1의 단일 층은 유기 고체의 공유 유기 프레임 워크 제품군에 속하는 다공성 2D 물질의 예입니다.
최근 출판물에서 텍사스와 브라질의 저자들은이 자료에서 연주 할 수있는 또 다른 트릭을 발견했습니다. 보고 된 결과는 고전 및 양자 컴퓨터 시뮬레이션을 결합하여 얻었습니다.
COF-1에서의 변형과 접착력 사이의 상호 작용은 외부 장력으로 인한 구조적 변화에서 비롯됩니다. 그러나이 효과를 설명하기 전에 몇 가지 주요 속성을 기억하는 것이 중요합니다. 먼저, 한 방향을 따라 고체를 당기면 종종 고무 밴드를 늘릴 때 볼 수 있듯이 횡 방향으로 수축됩니다. 둘째, COF-1의 원자 구조는 다소 독특하며 큰 다공성 고리로 구성되어 단일 결합으로 연결된 작은 고리로 구성되어 있음을 알 수 있습니다.
이 정보는 기계적 변형에 대한 COF-1의 응답을 질적으로 이해하는 데 사용될 수 있습니다. 변형이 낮을 때, 재료는 기공 크기 감소를 통해 측면으로 쉽게 줄어 듭니다. 그러나, 기공 감소는 결국 원자를 접촉시켜 반발을 일으켜 측면 수축을 방해합니다. 더 큰 변형 값의 경우, 반발을 제한하면서 초기 평면 외부의 원자를 링 회전을 통해 부분적으로 변위함으로써 측면 수축을 허용하는 것이 가능하다. 실제로 외부 변형이 15%보다 크면 최적화 된 COF-1 구조는 비평선이 아닙니다. 그림 1B를 참조하십시오.
마지막으로, COF-1과 다른 재료 사이의 인력은 인터페이스에서 결합되지 않은 상호 작용으로 인해 발생하므로 접촉 영역에 대한 접착이 증가한다는 것을 상기하십시오. 큰 변형 값에서, COF-1의 견고한 비평선 구조는 다른 재료와의 접촉을 방해하여 접착력을 줄입니다-그림 1c를 참조하십시오. 이 구조적 변화의 중요한 특성 중 하나는 모든 화학적 결합을 보존한다는 것입니다. 따라서 장력을 제거하면 COF-1을 평면 형태로 복원합니다.
변형 제어 접착력에 대한 가능한 사용을 설명하기 위해, 저자들은 추가 고전적인 분자 역학 시뮬레이션을보고하여 그 효과를 사용하여 그래 핀 조각을 움직였다. 이러한 낮은 정확도 계산에서, 더 정확한 계산에서와 같이 감소하는 대신 변형으로 접착력이 증가했습니다. 그럼에도 불구하고, 접착력이 신장으로 변하는 한 개념은 작동해야합니다. 아래 영화는 분자 역학 결과를 압축합니다.
상기 궤적은 접착의 기계적 제어를 통해 2D 재료를 움직일 수있는 가능성을 보여줍니다. 거시 스케일에서는 기계적 자극이 종종 작은 물체를 움직이는 데 사용됩니다 - 핀셋을 생각하십시오. 이런 의미에서, COF-1의 단일 층은 나노 스케일 핀셋 역할을하며 선택적 변형 적용을 통해 원자 적으로 얇은 고체를 집어 들고 떨어 뜨린다.
