Angew. Chem. :在石墨烯平面上编码对映异构体分子手性

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石墨烯具有独特的分子结构和优异的理化性质,在纳米技术、能源存储、电子器件、复合材料等领域具有广泛的应用。石墨烯是由sp2杂化的碳构成的、六方对称的、单原子厚度的薄膜材料,因此,石墨烯不具备手性。Kim等人报道(Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 520),旋转层叠单层石墨烯得到的双层石墨烯具有手性。此外,通过共价键或非共价键的方式将手性中心接枝到石墨烯片层上,是制备手性石墨烯通常采用的方法,但是,在上述复合材料中手性中心往往远离石墨烯平面,石墨烯仅作为支撑材料来使用。


近日,天津工业大学耿建新教授携手新疆大学黄艳教授、宾夕法尼亚大学Shu Yang教授、蔚山科学技术院Rodney Ruoff教授提出了一种在石墨烯平面上制备对映异构体分子印迹的方法,该方法首先通过p-p作用将手性共轭氨基酸与石墨烯复合,再经过“热熔合”(即热处理),氨基酸中的羧基被热脱除的同时,其手性构象信息被“编码”到石墨烯的平面上,从而得到具有手性分子印迹的石墨烯。研究团队首先使用色氨酸的对映异构体在化学气相沉积法(CVD)制备的石墨平面上制备了对映异构体分子印迹。球差矫正透射电镜观察表明,在CVD石墨烯平面上存在一层非六方对称的薄层,其中包含五元环及五元环与六元环毗邻的结构,证明了氨基酸分子印迹的存在。在此基础上,利用偏光显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线能谱对分子印迹的存在进行了佐证。

此外,研究团队还以氧化石墨烯(G-O)为原料,对还原氧化石墨烯(rG-O)平面进行了对映异构体分子印迹“编码”,并以该材料为电极,通过“几何匹配”作用开展了氨基酸对映异构体检测的研究。最后,通过理论模拟,对在石墨烯平面上制备分子印迹及对映异构体识别的机理进行了深入解析。该手性编码的石墨烯可用于其他与手性相关的研究,并且该手性“编码”方法有望扩展到其他二维材料。

论文信息:

Encoding Enantiomeric Molecular Chira{attr}3228{/attr}ties on Graphene Basal Planes

Yongqiang Meng,Jingbiao Fan,Meihui Wang,Wenbin Gong,Jinping Zhang,Junpeng Ma,Hongyu Mi,Yan Huang,Shu Yang,Rodney S. Ruoff,Jianxin Geng

文章的第一作者为北京化工大学的孟勇强、新疆大学的范景彪、韩国蔚山科学技术院的王美慧


Angewandte Chemie International Edition 

DOI: 10.1002/anie.202117815


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