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

為了進(jìn)行比較，金剛石和石墨是多晶型物，因?yàn)樗鼈兙商荚咏M成，但由于原子鍵合形成不同的結(jié)構(gòu)，所以它們具有非常不同的特性。當(dāng)彼此相互作用形成晶體時，相同的概念可以擴(kuò)展到有機(jī)分子。

了解和應(yīng)對材料在分子水平上的作用至關(guān)重要，因?yàn)殄e誤的多晶型物會導(dǎo)致食物口感不好或藥物效果不佳。由于與多態(tài)性有關(guān)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(chǎn)目前是研究和工業(yè)的基本問題，并且確實(shí)涉及重大的科學(xué)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)。

曼徹斯特大學(xué)的最新研究表明，將石墨烯添加到含有有機(jī)分子的蒸發(fā)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(lǐng)域中的新應(yīng)用，迄今為止尚未完全開發(fā)。

領(lǐng)導(dǎo)該團(tuán)隊(duì)的Cinzia Casiraghi教授說：“最終，我們已經(jīng)證明，先進(jìn)的材料(例如石墨烯和納米技術(shù)的工具)使我們能夠以一種全新的方式研究溶液中有機(jī)分子的結(jié)晶。轉(zhuǎn)向通常用于制藥和食品的分子，以進(jìn)一步研究石墨烯在晶體工程領(lǐng)域的潛力。”

在ACS Nano上發(fā)表的報(bào)告中，研究小組表明，通過調(diào)節(jié)石墨烯的表面性質(zhì)，可以改變產(chǎn)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(xué)的學(xué)生都為這項(xiàng)工作做出了貢獻(xiàn)：“這是在結(jié)晶實(shí)驗(yàn)中使用石墨烯作為添加劑的開創(chuàng)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(xì)調(diào)節(jié)石墨烯的氧含量，有可能誘導(dǎo)優(yōu)先結(jié)晶。” 阿德里亞娜說。

葡萄牙阿威羅大學(xué)的梅勒·佛朗哥教授進(jìn)行的計(jì)算機(jī)建模，為實(shí)驗(yàn)結(jié)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(fā)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。