石墨烯添加劑顯示出控制有機晶體結構的新方法

曼徹斯特大學的一組研究人員證明，石墨烯的表面性質可用于控制從溶液中獲得的有機晶體的結構。有機晶體結構可以在許多產品中找到，例如食品，炸藥，彩色顏料和藥品。但是，有機晶體可以具有不同的結構，稱為多晶型物：盡管具有相同的化學組成，但每種形式的物理和化學性質都非常不同。

為了進行比較，金剛石和石墨是多晶型物，因為它們均由碳原子組成，但由于原子鍵合形成不同的結構，所以它們具有非常不同的特性。當彼此相互作用形成晶體時，相同的概念可以擴展到有機分子。

了解和應對材料在分子水平上的作用至關重要，因為錯誤的多晶型物會導致食物口感不好或藥物效果不佳。由于與多態性有關的問題，有幾種藥物從市場上撤出的例子。因此，特定多晶型物的生產目前是研究和工業的基本問題，并且確實涉及重大的科學和經濟挑戰。

曼徹斯特大學的最新研究表明，將石墨烯添加到含有有機分子的蒸發溶液中可以大大提高對某種晶體形式的選擇性。這開辟了石墨烯在晶體工程領域中的新應用，迄今為止尚未完全開發。

領導該團隊的Cinzia Casiraghi教授說：“最終，我們已經證明，先進的材料(例如石墨烯和納米技術的工具)使我們能夠以一種全新的方式研究溶液中有機分子的結晶。轉向通常用于制藥和食品的分子，以進一步研究石墨烯在晶體工程領域的潛力。”

在ACS Nano上發表的報告中，研究小組表明，通過調節石墨烯的表面性質，可以改變產生的多晶型物的類型。最簡單的氨基酸甘氨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 曼徹斯特大學的學生都為這項工作做出了貢獻：“這是在結晶實驗中使用石墨烯作為添加劑的開創性工作。我們使用了不同類型的具有不同氧含量的石墨烯，并研究了它們對晶體的影響我們觀察到，通過仔細調節石墨烯的氧含量，有可能誘導優先結晶。” 阿德里亞娜說。

葡萄牙阿威羅大學的梅勒·佛朗哥教授進行的計算機建模，為實驗結果提供了支持，并將多晶型物的選擇性歸因于羥基的存在，從而使氫能與甘氨酸分子發生氫鍵相互作用，從而比另一種更傾向于一種多晶型物。在晶體生長期間添加了多晶型物的其他層。