Aunque el nanografeno es insoluble en agua y solventes orgánicos, los investigadores de la Universidad de Kumamoto KU y el Instituto de Tecnología de Tokio Tokyo Tech han encontrado una manera de disolverlo en agua. Utilizando "contenedores moleculares" que encapsulan moléculas insolubles en agua,Los investigadores desarrollaron un procedimiento de formación para un adlayer de nanographene, una capa que interactúa químicamente con la sustancia subyacente, simplemente mezclando los recipientes moleculares y el nanographene en agua. Se espera que el método sea útil para la fabricación y el análisis de funcionalidades de próxima generación.nanomateriales
El grafeno es una capa única de átomos de carbono dispuestos en forma de lámina. Es más liviano que el metal con características eléctricas superiores, y ha llamado la atención como material de última generación para la electrónica. El grafeno de tamaño nano definido estructuralmente, es decir, el nanografeno, tienediferentes propiedades físicas del grafeno. Aunque el nanografeno es un material atractivo para semiconductores orgánicos y dispositivos moleculares, su grupo molecular es insoluble en muchos solventes, y sus propiedades físicas fundamentales no se entienden lo suficiente.
Las micelas se pueden usar para disolver sustancias insolubles en agua en agua. El jabón es un ejemplo familiar de micela. Cuando las micelas de jabón se mezclan con agua, comienzan a formarse burbujas que son hidrófobas en el interior e hidrófilas en el exterior. Estas burbujas atrapanla suciedad a base de aceite y facilita el lavado con agua. El Dr. Michito Yoshizawa de Tokyo Tech utilizó esta propiedad de las micelas para desarrollar cápsulas de micelas anfipáticas moléculas que tienen propiedades tanto hidrófobas como hidrófilas. Expandiendo el trabajo del Dr. Yoshizawa, los investigadoresen KU desarrolló una cápsula micelar para grupos compuestos insolubles de nanografeno.
Los investigadores de KU utilizaron cápsulas de micelas compuestas de estructuras químicas específicas antraceno como contenedores moleculares y utilizaron hábilmente las interacciones de las moléculas para ingerir eficientemente moléculas de nanografeno en las cápsulas. Las cápsulas de micelas actúan como regalos de Santa Claus, las moléculas de nanografeno altamente hidrófobasel juguete dentro de la cápsula la caja / papel de regalo se transportan a la superficie del sustrato de oro Au bajo el agua el árbol de Navidad. Las cápsulas de micelas experimentan un cambio de estado molecular equilibrio en el ácido acuosoEl nanografeno que estaba dentro de la micela se adsorbe y se organiza en el sustrato de Au, ya que sin su 'envoltura protectora' no se disuelve en agua.
Utilizando un microscopio de túnel de barrido electroquímico EC-STM, que resuelve superficies de material a nivel atómico, los investigadores observaron con éxito tres tipos de moléculas de nanografeno ovaleno, circobifenilo y dicoronileno en resolución a escala molecular por primera vezEl mundo. Las imágenes mostraron que las moléculas adsorbidas en el sustrato de Au se alineaban regularmente y formaban un adlayer molecular 2D altamente ordenado.
Este método de fabricación de adlayer molecular utiliza moléculas con limitaciones de solubilidad, pero también puede usarse para otros tipos de moléculas. Además, debe atraer la atención como una tecnología ecológica ya que no requiere el uso de solventes orgánicos nocivosEl equipo de investigación espera que abra nuevas puertas en la investigación científica en nanografeno.
"Hace un par de años, KU enfrentó desafíos significativos debido a los terremotos de Kumamoto de 2016. Mientras nos recuperamos de este desastre, Tokyo Tech aceptó a estudiantes de pregrado de nuestro laboratorio como auditores especiales. Este proyecto de investigación colaborativa comenzó desde ese punto.Los resultados de este trabajo son un resultado directo de la rápida respuesta y la amable cooperación de Tokyo Tech durante la difícil situación que enfrentamos aquí en Kumamoto. Realmente apreciamos su generosa ayuda ", dijo el líder asociado del proyecto, el profesor asociado Soichiro Yoshimoto, de la Universidad de Kumamoto.desarrollado también se puede aplicar a un grupo de moléculas con una estructura química más grande. Esperamos ver que este trabajo conduzca al desarrollo de alambres moleculares, nuevos materiales de batería, crecimiento de cristales de película delgada a partir de diseños moleculares precisos, y una mayor aclaración de los aspectos físicos fundamentales.propiedades "
El resultado de esta investigación se publicó en el Edición internacional Angewandte Chemie en el 23 rd de octubre de 2018.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kumamoto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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