熊本大学与东京工业大学成功使纳米石墨烯溶于水制作分子膜

新技术 2018年11月07日
日本语

日本的熊本大学与东京工业大学等组成的研发小组发明了一种“分子容器法”,利用胶束型胶囊使难溶性纳米石墨烯分子溶于水,并在基板上制作了高度定向的组织化薄膜。

纳米石墨烯作为有机半导体和分子器件的材料备受期待,但纳米石墨烯不溶于任何溶剂,因此一直未能充分理解其基础特性。

此次开发的方法把同时具备亲水性和疎水性两种分子结构的胶束型胶囊作为分子容器使用,利用分子间的相互作用将不溶性分子送入胶囊内,然后将不溶性分子运送到基板上,使其在基板上进行高度定向的有序排列(组织化),由此形成分子膜。另外,两所大学还使用电化学扫描隧道显微镜,全球首次成功拍摄出了在金电极表面制作的纳米石墨烯分子膜的分子图像。

此次提出的“分子容器法”还可应用于拥有更大结构的分子群,除了用于查明特性外,还有望通过分子的精密设计,进行分子尺寸的导电性布线,以及用于新的电池材料和有机半导体。另外,该方法无需使用可能对生物和环境产生影响的有机溶剂,是一项对实验者和地球环境都很友好的新技术。

相关研究论文2018年10月23日在线发表于科学杂志《Angewandte Chemie International Edition》。

含纳米石墨烯的胶束型胶囊的制作方法

图1:含纳米石墨烯的胶束型胶囊的制作方法

只需在室温下将纳米石墨烯和V字型(两亲性)蒽分子粉碎并混合,很简单就能制作出“含纳米石墨烯的胶束型胶囊”

分子膜的制作机制

图2:分子膜的制作机制

被送入分子容器内部的纳米石墨烯从胶囊内部释放出来,未完全溶于水的部分吸附到基板上并有序排列,结构由此变得稳定,形成分子膜。

利用电化学扫描隧道显微镜拍摄的分子图像

图3:利用电化学扫描隧道显微镜拍摄的分子图像

制作的分子膜的示意图。吸附到基板上的二蒄分子有序排列,各分子以体现了分子结构的形状成像,可以看出形成了高度定向的分子膜。

文 客观日本编辑部

日文发布全文 [PDF]

相关阅读