共價有機框架（COF，covalent organic framework）是一種由有機分子透過共價鍵相互連接而成的多孔結晶材料，因具備可調節的電子結構、高化學穩定性及獨特的光電性質，所以在能源、感測和催化等領域有廣泛的應用潛力。其中，以碳碳鍵作為骨架連接的全碳氫COF，因不含雜原子，可展現更純粹的碳軌域重疊所帶來的特性，例如可調的能帶結構和較高的電荷離域程度。然而，合成這類全碳氫COF會面臨一個困難：碳碳鍵形成反應在常溫常壓下通常是不可逆的，缺乏在結晶過程中自我修正錯誤的機制，因此常生成無定形聚合物，而非高度結晶的框架。過去雖已有研究透過偶聯反應（coupling reaction）、醛醇縮合反應（aldol condensation）和 Horner–Wadsworth–Emmons 反應等碳碳鍵形成策略，成功合成出具有長程有序結構的COF，但這些反應通常需要在骨架中引入氮、氟、氯等雜原子，無法得到完全由碳氫組成的框架。因此，如何在均相溶液中合成出高結晶度的全碳氫COF，至今仍是材料化學領域的一大難題。

近日，香港大學的研究團隊以烯烴複分解反應（olefin metathesis）作為策略，成功合成出一種全碳氫二維COF，命名為HKU-50。研究人員以末端帶有乙烯基的三角形單體TPB-Me和第二代Grubbs催化劑（G2）進行聚合，在不添加任何其他試劑的情況下，只能得到無定形的HKU-50-a。然而，關鍵突破在於加入反式二苯乙烯（trans-stilbene，TS）：TS能與被聚合物鏈困住的G2催化劑發生二次複分解反應（secondary metathesis），將催化劑重新釋放回溶液中，使其得以持續進行鍵的交換與錯誤修正，最終得到具有長程有序結構的HKU-50。除此之外，研究人員也透過原位核磁共振（NMR）光譜監測反應過程，直接確認了TS延長催化劑在溶液中存在時間的機制。在穩定性方面，HKU-50在強酸、強鹼及各類有機溶劑中浸泡兩週後，晶體結構依然完好，耐熱溫度可達約400°C。在光學性質方面，HKU-50的固態光致發光量子產率（PLQY）高達38.9%，遠優於其無定形類似物HKU-50-a的10.0%，螢光壽命也從428皮秒延長至547皮秒。研究人員表示，這些性質的顯著提升均源自HKU-50更高的結晶度和更有效的π共軛延伸。