Kovalente organische Gerüstverbindungen: chemische Ansätze für Designerstrukturen und integrierte Funktionen

Die Fortschritte der Chemie im letzten Jahrzehnt ebnen neue Wege zur Gestaltung organischer Polymere über Topologiediagramme. Dieser Ansatz ermöglicht das kovalente Zusammenfügen organischer Einheiten zu geordneten Topologien einer neuen Polymerform, den kovalenten organischen Gerüstverbindungen. Dies bedeutet einen Durchbruch in der Chemie, da nunmehr eine molekulare Plattform für die Synthese von Polymeren mit vorbestimmbaren Primärstrukturen und Strukturen höherer Ordnung zur Verfügung steht, ein zentrales Ziel, das über ein Jahrhundert lang angestrebt wurde, mit herkömmlichen Gestaltungsprinzipien aber nicht erreichbar war. Das neue Gebiet entwickelt seine eigenen Eigenschaften, die sich von jenen herkömmlicher Polymere unterscheiden. Unser Aufsatz fasst die Grundlagen und wichtigsten Fortschritte zusammen, wobei der Schwerpunkt auf der Chemie des Strukturdesigns liegt, einschließlich der Grundgedanken, Synthesestrategien und Kontrollverfahren. Wir prüfen integrierte, für die Strukturen spezifische Funktionen, indem wir verschiedene Wechselspiele und Mechanismen aufzeigen, die an der Expression der Funktion beteiligt sind. Wir benennen grundlegende Probleme, die in der Chemie und in zukünftigen Forschungsrichtungen der Physik und Materialwissenschaft zu adressieren sind, und beschreiben Anwendungsmöglichkeiten.