5.17 Estructuración Nanoscópica y Macroscópica de Redes Orgánicas Covalentes (COFs): Controlando la Morfología para Aplicaciones Avanzadas

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La estructuración nanoscópica y macroscópica de las Redes Orgánicas Covalentes (COFs) es esencial para sus aplicaciones en electrónica orgánica y almacenamiento de energía, ya que la morfología afecta su rendimiento. Dado que los COFs son sólidos insolubles, se emplean dos estrategias principales.

El enfoque de arriba hacia abajo (Top-Down) busca exfoliar los polvos microcristalinos en láminas delgadas, rompiendo las interacciones ππ intercapa mediante la sonicación (ej. COF-43, que produce estructuras de monocapa en agua), la molienda mecánica o la exfoliación química. Esta última permite un control preciso hasta monocapas, introduciendo sustituyentes voluminosos mediante reacciones post-sintéticas como la ciclo adición de Diels-Alder.

El enfoque de abajo hacia arriba (Bottom-Up) ofrece un mayor control sobre el tamaño y la morfología, pero requiere manipular el mecanismo de cristalización. Para los COFs de éster de boronato (ej. COF-5), la precipitación es irreversible en las etapas finales. Las estrategias incluyen el crecimiento en sustratos (ej. grafeno) y el crecimiento sembrado de nanocristales coloidales estables en disolventes nitrilo. Los COFs de imina cristalizan en dos pasos (polímero amorfo a COF cristalino), lo que permite la formación de películas delgadas en la interfaz líquido-líquido catalizada por triflatos metálicos o el control del tamaño de nanopartículas mediante agentes taponadores (PVP).

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