Un equipo de investigadores de la Universidad de Manchester ha demostrado que las propiedades superficiales del grafeno se pueden utilizar para controlar la estructura de los cristales orgánicos obtenidos de la solución.

Las estructuras cristalinas orgánicas se pueden encontrar en una gran cantidad de productos, como la comida, explosivos pigmentos de color y productos farmacéuticos. Sin embargo, Los cristales orgánicos pueden tener diferentes estructuras. llamados polimorfos:cada una de estas formas tiene propiedades físicas y químicas muy diferentes, a pesar de tener la misma composición química.

Para hacer una comparación, el diamante y el grafito son polimorfos porque están compuestos por átomos de carbono, pero tienen propiedades muy diferentes porque los átomos están unidos para formar estructuras diferentes. El mismo concepto se puede extender a las moléculas orgánicas, al interactuar entre sí para formar cristales.

Comprender y reaccionar a cómo funcionan los materiales a nivel molecular es clave porque el polimorfo incorrecto puede hacer que un alimento tenga mal sabor. o un fármaco para ser menos eficaz. Hay varios ejemplos de medicamentos retirados del mercado debido a problemas relacionados con el polimorfismo. Como tal, La producción de un polimorfo específico es actualmente un problema fundamental tanto para la investigación como para la industria e implica importantes desafíos científicos y económicos.

Una nueva investigación de la Universidad de Manchester ha demostrado que agregar grafeno a una solución de evaporación que contiene moléculas orgánicas puede mejorar sustancialmente la selectividad hacia una determinada forma cristalina. Esto abre nuevas aplicaciones del grafeno en el campo de la ingeniería de cristales, que han sido completamente inexplorados hasta ahora.

Profesora Cinzia Casiraghi, quien lideró el equipo, dijo:"En última instancia, hemos demostrado que los materiales avanzados, como el grafeno y las herramientas de la nanotecnología nos permiten estudiar la cristalización de moléculas orgánicas a partir de una solución de una manera radicalmente nueva. Ahora estamos entusiasmados de avanzar hacia moléculas que se utilizan comúnmente para productos farmacéuticos y alimentos para investigar más a fondo el potencial del grafeno en el campo de la ingeniería de cristales ".

En el informe, publicado en ACS Nano , el equipo ha demostrado que al ajustar las propiedades de la superficie del grafeno, es posible cambiar el tipo de polimorfos producidos. Glicina el aminoácido más simple, se ha utilizado como molécula de referencia, mientras que se han utilizado diferentes tipos de grafeno como aditivo o como plantillas.

Matthew Boyes, y Adriana Alieva, Doctor. estudiantes de la Universidad de Manchester, ambos contribuyeron a este trabajo:"Este es un trabajo pionero sobre el uso de grafeno como aditivo en experimentos de cristalización. Hemos utilizado diferentes tipos de grafeno con contenido de oxígeno variable y hemos analizado sus efectos en el resultado cristalino de la glicina. Hemos observado que al ajustar cuidadosamente el contenido de oxígeno del grafeno, es posible inducir una cristalización preferencial ”, dijo Adriana.

Modelado por computadora, realizado por el profesor Melle Franco en la Universidad de Aveiro, Portugal, apoya los resultados experimentales y atribuye la selectividad de polimorfo a la presencia de grupos hidroxilo que permiten interacciones de enlace de hidrógeno con las moléculas de glicina, favoreciendo así un polimorfo sobre el otro, una vez que se agregan capas adicionales del polimorfo durante el crecimiento de los cristales.