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，石墨烯的表面性质可以用来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，如食品、炸药、彩色颜料和药物。然而，有机晶体可以有不同的结构，称为多晶型：尽管它们具有相同的化学组成，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。

相比之下，金刚石和石墨是多态的，因为它们都由碳原子组成，但它们有非常不同的性质，因为原子键合形成不同的结构。当有机分子相互作用形成晶体时，同样的概念可以推广到有机分子。

在分子水平上理解物质的作用并做出反应是关键，因为错误的多晶型会导致食物口感差或药效差。有几个例子表明，由于与多态性相关的问题，药物被从市场上移除。因此，特定多晶型的生产是目前研究和工业中的一个基本问题，它确实涉及到许多科学和经济挑战。

曼彻斯特大学的新研究表明，在含有有机分子的蒸发溶液中加入石墨烯可以显著提高对某种晶型的选择性。这开辟了石墨烯在晶体工程中的新应用，至今尚未充分发掘。

领导该团队的Cinzia Casiraghi教授说：“最终，我们证明了石墨烯和纳米技术工具等先进材料使我们能够以一种新的方式研究有机分子在溶液中的结晶。我们现在兴奋地转向药物和食品中常用的分子，以进一步研究石墨烯在晶体工程领域的潜力。”

在发表在ACS Nano上的报告中，该团队表明，通过调整石墨烯的表面性质，可以改变产生的多晶型物的类型。甘氨酸是最简单的氨基酸，被用作参考分子，而不同类型的石墨烯被用作添加剂或模板。

曼彻斯特大学的学生马修博耶斯和阿德里亚娜阿利瓦博士都对这项工作做出了贡献：“这是一项在结晶实验中使用石墨烯作为添加剂的开创性工作。我们使用了不同氧含量的不同类型的石墨烯，并研究了它们对晶体的影响。我们观察到，通过仔细调整石墨烯的氧含量，可以诱导优先结晶。”阿德里安娜说。

葡萄牙Aveiro大学的Melle Franco教授进行的计算机模拟支持了实验结果，并将多态性选择性归因于羟基的存在，允许与甘氨酸分子发生氢键相互作用，从而使一种多态性受益，但另一种却没有。在晶体生长过程中添加了额外的多晶型层。