一直以来，中国科研工作者在国内外期刊上发表的SCI文章数量遥遥领先，但高质量的文章很少，在世界顶级期刊Science和Nature上发表的文章，更是凤毛麟角。以至于在科研的江湖中，流传着一种传说：“Science和Nature得一即可安天下”。
▲图片来源：pexels-photo-3077882
曾几何时， Science和Nature，对很多科研工作者来说，那是梦想，那是一座很难逾越的高山。而如今，还是那个梦想，还是那座高山，因为有了很多翻越高山的工具，使得翻越高山成为可能。经常关注科研新闻的朋友们，可以看到，近年来，很多高校或者研究所均打破校史，创记录地发表Science或Nature文章，比如2022年1至4月份，就有好多篇。
一篇又一篇打破校史的Science和Nature文章，着实令人羡慕的直流口水。但羡慕之余，很多人肯定就有疑问了，到底什么工具，可以有助于科研人员翻越高山呢？
什么工具可助科研人员翻越高山呢？
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俗话说得好，巧妇难为无米之炊，对科研人员来说，最好的科研工具就是高精尖的检测设备，如果你拥有高精尖、高品质、国际领先的Bruker X射线衍射仪（XRD）和Bruker 核磁共振仪（NMR），那么你的文章就成功了一半。
你想翻越高山吗？你想成为别人眼中耀眼的科研明星和学术达人吗？来吧，请准备好小板凳，下面一篇文章，以事实举例，带你一览如何利用Bruker D8 Advance XRD和Bruker Advance 400 NMR来发表一篇世界顶尖的Nature文章。
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华东理工大学校史首篇Nature文章
▲图1：华东理工大学校史首篇Nature新闻
▲图2：华东理工大学校史首篇Nature
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文章所用设备
该篇文章中的数据用到布鲁克公司的2款设备：Bruker D8 Advance X射线衍射仪（XRD）和Bruker Advance 400 核磁共振仪（NMR）。这两款设备是布鲁克公司的明星产品，在多篇科研论文中均可以看到它们的身影。
▲图3：原文中关于设备的描述
▲图4：Bruker D8 Advance XRD
▲图5：Bruker Advance 400 核磁共振仪（NMR）(多种频率可以选择)
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文章概述
2022年4月6日，国际权威学术期刊《自然》（Nature）以“Reconstructedcovalent organic frameworks”为题，在线报道了华东理工大学材料生物学与动态化学教育部前沿科学中心、化学与分子工程学院朱为宏教授、田禾院士和英国利物浦大学AndrewCooper教授基于动态化学构筑共价有机框架材料研究取得的突破性进展。化学与分子工程学院博士后张维伟为论文第一作者，华东理工大学为第一通讯单位。这也是华理首次以第一通讯单位在《自然》杂志上发表学术研究论文。
共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)是新兴的晶态多孔材料，由轻质的有机分子基元，通过全共价键连接而形成二维或三维的网络结构，故具有优异结构可裁剪性和功能可调性，以及低骨架密度、高孔隙率、开放的孔道结构等优点，在气体储存、吸附分离、光电转化、多相催化等功能应用中前景广阔。
动态共价化学是COFs材料定向设计的科学基础，赋予了共价组装过程的纠错能力，是同时取得结晶性和稳定性的关键。然而，“结晶性”与“稳定性”在COFs材料的合成制备中往往“顾此失彼”：一方面，高结晶性COFs框架合成所采用的可逆共价键容易在极端条件下分解，大大限制了其可应用的场景；另一方面，采用不可逆共价键，虽可制备高稳定性的COFs材料，但通常结晶性较差而难以发挥其应有的高性能。此外，COFs材料合成所需的严格除氧操作也限制了其宏量制备和大规模推广应用。因此，高稳定、结晶性COFs材料的合成策略和高效制备是该领域走向实用化的一大障碍。
针对该领域长期以来“结晶性”和“稳定性”难以兼得的共价组装挑战，借鉴了超分子化学纳米限域反应和动态共价化学的理念，该研究团队巧妙地将框架共价组装和不可逆共价键分开，提出了“重构共价有机框架”的合成策略：利用可逆共价键，将有机基元“预组装”成晶态框架，再进行合成后的“限域重构”，由此实现高稳定性结晶COFs在常规合成条件下的高效制备和可规模化生产。
在实际操作中，研究人员采用方向性强且可逆性高的尿素键作为“共价绳索”，将分子基元预组装成高结晶性COFs框架后，再在更高的反应温度下，利用水分子作为“剪刀”剪断“共价绳索”，释放出氨气和二氧化碳后被保留下来的芳胺和醛的官能基元在纳米限域的框架中原位聚合和不可逆异构化，完成了高稳定性框架的预设性重构结晶。研究人员还通过准原位X射线粉末衍射监控样品结晶性并观测整个框架重构的过程。控制实验表明温度和水含量是诱导框架重构反应的两个关键要素。
以上述研究为基础，研究人员制备出一系列高结晶性的RC-COF材料，由此也验证了上述策略的有效性和普适性。
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图片速递
▲原文Fig.1：化学重构
▲原文Fig.2：热和水引发的重构
▲原文Fig.3：具有增强结晶度和孔隙率的重构COFs
▲原文Fig.4：DFT计算重构协议
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参考文献
1）Weiwei Zhang etal. Reconstructed covalent organic frameworks. Nature, 2022, 604:72-79.
DOI:10.1038/s41586-022-04443-4
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04443-4
2）“文章概述”部分，摘自华东理工大学官网；
3）“图片快递”部分的图片，摘自文章原文。
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