石墨烯添加剂展示了一种控制有机晶体结构的新方法
曼彻斯特大学的一组研究人员证明，石墨烯的表面特性可用于控制从溶液中获得的有机晶体的结构。有机晶体结构可以在大量产品中找到，例如食品、炸药、彩色颜料和药品。然而，有机晶体可以有不同的结构，称为多晶型：尽管具有相同的化学成分，但这些形式中的每一种都具有非常不同的物理和化学性质。
为了进行比较，金刚石和石墨是多晶型物，因为它们都是由碳原子组成，但它们具有非常不同的性质，因为原子键合形成不同的结构。当有机分子彼此相互作用形成晶体时，相同的概念可以扩展到有机分子。
了解材料在分子水平上的作用并做出反应是关键，因为错误的多晶型物会导致食物味道变差，或者药物效果不佳。由于与多态性相关的问题，有几个药物从市场上撤下的例子。因此，特定多晶型物的生产目前是研究和工业的基本问题，它确实涉及大量的科学和经济挑战。
曼彻斯特大学的新研究表明，将石墨烯添加到含有有机分子的蒸发溶液中可以显着提高对某种结晶形式的选择性。这开辟了石墨烯在晶体工程领域的新应用，迄今为止尚未完全探索。
领导该团队的 Cinzia Casiraghi 教授说：“最终，我们已经证明，石墨烯等先进材料和纳米技术工具使我们能够以全新的方式研究溶液中有机分子的结晶。我们现在很兴奋转向通常用于药物和食品的分子，以进一步研究石墨烯在晶体工程领域的潜力。”
在ACS Nano 上发表的报告中，该团队表明，通过调整石墨烯的表面特性，可以改变所产生的多晶型物的类型。甘氨酸是最简单的氨基酸，已被用作参考分子，而不同类型的石墨烯已被用作添加剂或模板。
Matthew Boyes 和 Adriana Alieva 博士 曼彻斯特大学的学生都为这项工作做出了贡献：“这是在结晶实验中使用石墨烯作为添加剂的开创性工作。我们使用了不同类型的含氧量不同的石墨烯，并研究了它们对晶体的影响甘氨酸的结果。我们观察到，通过仔细调整石墨烯的氧含量，可以诱导优先结晶。” 阿德里安娜说。
由葡萄牙阿威罗大学的 Melle Franco 教授进行的计算机建模支持了实验结果，并将多晶型选择性归因于羟基的存在，允许与甘氨酸分子进行氢键相互作用，从而有利于一种多晶型而不是另一种。在晶体生长期间添加多晶型物的附加层。
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