Материалы двумерных ковалентных органических каркасов (2D-COFs) благодаря своей высокоупорядоченной кристаллической пористой структуре и программируемым молекулярным характеристикам демонстрируют широкие перспективы применения в функциональных материалах для газовой сепарации, молекулярной адсорбции и фотокатализа. Однако, по сравнению с электронными и ионными транспортными свойствами, исследования механизмов теплопроводности 2D-COFs остаются относительно ограниченными. В качестве типичных органических полупроводниковых полимерных материалов тепловой транспорт в 2D-COFs во многом контролируется поведением электро-акустического взаимодействия. В данном исследовании в качестве модели взяты 2D-COFs с пиридиновыми группами для систематического изучения влияния ионного легирования двумя видами металлов с разной конфигурацией d-орбиталей на электро-акустическое взаимодействие и теплопроводность. Результаты показывают, что легирующие металлические ионы могут вызывать различную степень гибридизации орбиталей и делокализации электронов с π-орбиталями органических лигандов, а также эффективно ограничивать локальные фононные колебания в каркасе как локальные координационные якоря, подавляя электро-акустическое взаимодействие, что снижает рассеяние колебаний решетки и улучшает теплопроводность материала. Данное исследование не только раскрывает внутренние механизмы регулирования теплового транспорта электронной структурой в 2D-COFs, но и предлагает новые идеи и стратегии для кооперативного проектирования молекулярной структуры и электронного состояния с целью оптимизации теплопроводности 2D-COFs.

двумерные ковалентные органические каркасы;теплопроводность;ионное легирование металлами;электро-акустическое взаимодействие