A Theoretical Study of Cohesion, Structural Deformation, Inclusion, and Dynamics in Porous Hydrogen-Bonded Molecular Networks
Notice bibliographique
Résumé
Molecules with multiple sites of hydrogen bonding attached to suitable cores tend to crystallize as open networks. The resulting crystals can have the following unusual properties: They can include significant amounts of guest molecules; the guests are typically located in channels and can be exchanged without loss of crystallinity; and the geometry of the networks can change in response to new guests. We have found that DFT calculations can provide accurate simulations of the unusual structure and properties of such materials, represented by crystals of prototypic tetrapyridinone 1. These calculations have yielded three key insights that cannot be obtained directly from experiments. (1) The hypothetical porous network obtained by removing guests from crystals of compound 1 is highly flexible, and its deformations are inherently anisotropic, leading to lengthening or shortening of the channels along the c axis and no significant changes along the a and b axes. (2) Quantitative analysis of the total cohesive energy has revealed that hydrogen bonding within the network makes a dominant contribution, along with interactions of guests with the network. (3) Differences in the overall stability of crystals of compound 1 as the guests are varied do not arise primarily from significant changes in the cohesive energy of the network itself; instead, differences in guest-guest interactions play a key role, resulting from the nature of the guests and constraints imposed by the surrounding network. These insights, together with the results of ab initio molecular dynamics, help explain how hydrogen-bonded networks can be robust yet permit molecular movement that underlies the exchange of guests and adaptive porosity. These insights promise to be of general value to scientists studying ordered molecular materials in which strong directional interactions are prominent.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».