石墨烯具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的理化性質(zhì)，在納米技術(shù)、能源存儲(chǔ)、電子器件、復(fù)合材料等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。石墨烯是由sp2雜化的碳構(gòu)成的、六方對(duì)稱的、單原子厚度的薄膜材料，因此，石墨烯不具備手性。Kim等人報(bào)道（Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 520），旋轉(zhuǎn)層疊單層石墨烯得到的雙層石墨烯具有手性。此外，通過共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵的方式將手性中心接枝到石墨烯片層上，是制備手性石墨烯通常采用的方法，但是，在上述復(fù)合材料中手性中心往往遠(yuǎn)離石墨烯平面，石墨烯僅作為支撐材料來使用。
近日，天津工業(yè)大學(xué)耿建新教授攜手新疆大學(xué)黃艷教授、賓夕法尼亞大學(xué)Shu Yang教授、蔚山科學(xué)技術(shù)院Rodney Ruoff教授提出了一種在石墨烯平面上制備對(duì)映異構(gòu)體分子印跡的方法，該方法首先通過p-p作用將手性共軛氨基酸與石墨烯復(fù)合，再經(jīng)過“熱熔合”（即熱處理），氨基酸中的羧基被熱脫除的同時(shí)，其手性構(gòu)象信息被“編碼”到石墨烯的平面上，從而得到具有手性分子印跡的石墨烯。研究團(tuán)隊(duì)首先使用色氨酸的對(duì)映異構(gòu)體在化學(xué)氣相沉積法（CVD）制備的石墨平面上制備了對(duì)映異構(gòu)體分子印跡。球差矯正透射電鏡觀察表明，在CVD石墨烯平面上存在一層非六方對(duì)稱的薄層，其中包含五元環(huán)及五元環(huán)與六元環(huán)毗鄰的結(jié)構(gòu)，證明了氨基酸分子印跡的存在。在此基礎(chǔ)上，利用偏光顯微鏡、拉曼光譜、X射線光電子能譜、X射線能譜對(duì)分子印跡的存在進(jìn)行了佐證。
此外，研究團(tuán)隊(duì)還以氧化石墨烯（G-O）為原料，對(duì)還原氧化石墨烯（rG-O）平面進(jìn)行了對(duì)映異構(gòu)體分子印跡“編碼”，并以該材料為電極，通過“幾何匹配”作用開展了氨基酸對(duì)映異構(gòu)體檢測的研究。最后，通過理論模擬，對(duì)在石墨烯平面上制備分子印跡及對(duì)映異構(gòu)體識(shí)別的機(jī)理進(jìn)行了深入解析。該手性編碼的石墨烯可用于其他與手性相關(guān)的研究，并且該手性“編碼”方法有望擴(kuò)展到其他二維材料。 論文信息： Encoding Enantiomeric Molecular Chiralities 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 文章的第一作者為北京化工大學(xué)的孟勇強(qiáng)、新疆大學(xué)的范景彪、韓國蔚山科學(xué)技術(shù)院的王美慧 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117815
