曼徹斯特大學(xué)的一組研究人員證明，石墨烯的表面特性可用于控制從溶液中獲得的有機(jī)晶體的結(jié)構(gòu)。有機(jī)晶體結(jié)構(gòu)可以在大量產(chǎn)品中找到，例如食品、炸藥、彩色顏料和藥品。然而，有機(jī)晶體可以有不同的結(jié)構(gòu)，稱為多晶型：盡管具有相同的化學(xué)成分，但這些形式中的每一種都具有非常不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。

為了進(jìn)行比較，金剛石和石墨是多晶型物，因?yàn)樗鼈兌际怯商荚咏M成，但它們具有非常不同的性質(zhì)，因?yàn)樵渔I合形成不同的結(jié)構(gòu)。當(dāng)有機(jī)分子彼此相互作用形成晶體時(shí)，相同的概念可以擴(kuò)展到有機(jī)分子。

了解材料在分子水平上的作用并做出反應(yīng)是關(guān)鍵，因?yàn)殄e(cuò)誤的多晶型物會(huì)導(dǎo)致食物味道變差，或者藥物效果不佳。由于與多態(tài)性相關(guān)的問(wèn)題，有幾個(gè)藥物從市場(chǎng)上撤下的例子。因此，特定多晶型物的生產(chǎn)目前是研究和工業(yè)的基本問(wèn)題，它確實(shí)涉及大量的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。

曼徹斯特大學(xué)的新研究表明，將石墨烯添加到含有有機(jī)分子的蒸發(fā)溶液中可以顯著提高對(duì)某種結(jié)晶形式的選擇性。這開辟了石墨烯在晶體工程領(lǐng)域的新應(yīng)用，迄今為止尚未完全探索。

領(lǐng)導(dǎo)該團(tuán)隊(duì)的 Cinzia Casiraghi 教授說(shuō)：“最終，我們已經(jīng)證明，石墨烯等先進(jìn)材料和納米技術(shù)工具使我們能夠以全新的方式研究溶液中有機(jī)分子的結(jié)晶。我們現(xiàn)在很興奮轉(zhuǎn)向通常用于藥物和食品的分子，以進(jìn)一步研究石墨烯在晶體工程領(lǐng)域的潛力。”

在ACS Nano 上發(fā)表的報(bào)告中，該團(tuán)隊(duì)表明，通過(guò)調(diào)整石墨烯的表面特性，可以改變所產(chǎn)生的多晶型物的類型。甘氨酸是最簡(jiǎn)單的氨基酸，已被用作參考分子，而不同類型的石墨烯已被用作添加劑或模板。

Matthew Boyes 和 Adriana Alieva 博士 曼徹斯特大學(xué)的學(xué)生都為這項(xiàng)工作做出了貢獻(xiàn)：“這是在結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中使用石墨烯作為添加劑的開創(chuàng)性工作。我們使用了不同類型的含氧量不同的石墨烯，并研究了它們對(duì)晶體的影響甘氨酸的結(jié)果。我們觀察到，通過(guò)仔細(xì)調(diào)整石墨烯的氧含量，可以誘導(dǎo)優(yōu)先結(jié)晶。” 阿德里安娜說(shuō)。

由葡萄牙阿威羅大學(xué)的 Melle Franco 教授進(jìn)行的計(jì)算機(jī)建模支持了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并將多晶型選擇性歸因于羥基的存在，允許與甘氨酸分子進(jìn)行氫鍵相互作用，從而有利于一種多晶型而不是另一種。在晶體生長(zhǎng)期間添加多晶型物的附加層。

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