石墨烯添加剂显示出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，石墨烯的表面性质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许多产品中找到，例如食品，炸药，彩色颜料和药品。但是，有机晶体可以具有不同的结构，称为多晶型物：尽管具有相同的化学组成，但每种形式的物理和化学性质都非常不同。

为了进行比较，金刚石和石墨是多晶型物，因为它们均由碳原子组成，但由于原子键合形成不同的结构，所以它们具有非常不同的特性。当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。

了解和应对材料在分子水平上的作用至关重要，因为错误的多晶型物会导致食物口感不好或药物效果不佳。由于与多态性有关的问题，有几种药物从市场上撤出的例子。因此，特定多晶型物的生产目前是研究和工业的基本问题，并且确实涉及重大的科学和经济挑战。

曼彻斯特大学的最新研究表明，将石墨烯添加到含有有机分子的蒸发溶液中可以大大提高对某种晶体形式的选择性。这开辟了石墨烯在晶体工程领域中的新应用，迄今为止尚未完全开发。

领导该团队的Cinzia Casiraghi教授说：“最终，我们已经证明，先进的材料(例如石墨烯和纳米技术的工具)使我们能够以一种全新的方式研究溶液中有机分子的结晶。转向通常用于制药和食品的分子，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，研究小组表明，通过调节石墨烯的表面性质，可以改变产生的多晶型物的类型。最简单的氨基酸甘氨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具有不同氧含量的石墨烯，并研究了它们对晶体的影响我们观察到，通过仔细调节石墨烯的氧含量，有可能诱导优先结晶。” 阿德里亚娜说。

葡萄牙阿威罗大学的梅勒·佛朗哥教授进行的计算机建模，为实验结果提供了支持，并将多晶型物的选择性归因于羟基的存在，从而使氢能与甘氨酸分子发生氢键相互作用，从而比另一种更倾向于一种多晶型物。在晶体生长期间添加了多晶型物的其他层。