Zweidimensionale kovalente organische Rahmenmaterialien (2D-COFs) zeigen aufgrund ihrer hochgeordneten kristallinen Porenstruktur und programmierbaren molekularen Designmerkmale vielversprechende Anwendungsperspektiven in Funktionsmaterialien wie Gasscheidung, Molekülsorption und Photokatalyse. Im Vergleich zu ihrem elektronischen und ionischen Transportverhalten sind Studien zu den Wärmeleitungsmechanismen in 2D-COFs jedoch noch relativ begrenzt. Als typische organische halbleitende Polymermaterialien wird der Wärmetransport in 2D-COFs maßgeblich durch das Verhalten der Electron-Phonon-Kopplung reguliert. In dieser Studie werden 2D-COFs mit Pyridin-Gruppen als Modellsystem verwendet, um systematisch die Auswirkungen der Dotierung mit zwei Arten von Metallionen mit unterschiedlichen d-Orbital-Elektronenkonfigurationen auf das Electron-Phonon-Kopplungsverhalten und die Wärmeleitung zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass dotierte Metallionen durch ihre unterschiedliche d-Orbital-Besetzung verschiedene Grade der Orbitalhybridisierung und Elektronendelokalisierung mit den π-Orbitalen der organischen Liganden hervorrufen können. Gleichzeitig wirken sie als lokale Koordinationsanker, die die lokalen Phononenschwingungsfreiheitsgrade im Rahmen effektiv einschränken und die Electron-Phonon-Kopplung unterdrücken, wodurch die Streuung der Gitterschwingungen reduziert und die Wärmeleitung des Materials verbessert wird. Diese Studie offenbart nicht nur den inneren Mechanismus der elektronischen Strukturkontrolle des Wärmetransports in 2D-COFs, sondern liefert auch neue Forschungsansätze und Strategien für das synergistische Design von Molekularstruktur und Elektronenzuständen zur Optimierung der Wärmeleitfähigkeit von 2D-COFs.

zweidimensionale kovalente organische Rahmen;Wärmeleitung;Metallionen-Dotierung;Electron-Phonon-Kopplung