Les matériaux à cadres organiques covalents bidimensionnels (2D-COFs), grâce à leur structure cristalline poreuse hautement ordonnée et à leurs caractéristiques de conception moléculaire programmable, présentent de vastes perspectives d’application dans le domaine des matériaux fonctionnels tels que la séparation des gaz, l’adsorption moléculaire et la photocatalyse. Cependant, comparativement au transport électronique et ionique, les recherches sur les mécanismes de conduction thermique dans les 2D-COFs restent relativement limitées. En tant que matériaux polymères semi-conducteurs organiques typiques, le transport thermique dans les 2D-COFs est largement contrôlé par le couplage électron-phonon. Cette étude utilise des 2D-COFs contenant des groupes pyridine comme système modèle pour étudier systématiquement l’effet de la dopage par deux types d’ions métalliques avec différentes configurations électroniques d’orbitales d sur le couplage électron-phonon et les performances de conduction thermique. Les résultats montrent que les ions métalliques dopés peuvent induire différents degrés d’hybridation orbitale et de délocalisation électronique avec les orbitales π des ligands organiques, tout en agissant comme des points d’ancrage de coordination locaux qui limitent efficacement la liberté de vibration locale des phonons dans le cadre, supprimant ainsi le couplage électron-phonon, réduisant la diffusion des vibrations du réseau et améliorant l’efficacité de conduction thermique des matériaux. Cette étude dévoile non seulement le mécanisme fondamental du contrôle du transport thermique par la structure électronique dans les 2D-COFs, mais offre également de nouvelles idées et stratégies de recherche pour la conception synergique de la structure moléculaire et des états électroniques afin d’optimiser les performances thermiques des 2D-COFs.

cadres organiques covalents bidimensionnels;conduction thermique;dopage par ions métalliques;couplage électron-phonon