Presentamos la síntesis de un hexayne anfifílico y su uso en la preparación de nanoláminas de carbono en la interfaz aire-agua a partir de una monocapa autoensamblada de estos precursores moleculares reactivos ricos en carbono.
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Artículo de método
Preparación de nanoláminas de carbono a temperatura ambiente
En este artículo
Resumen
Resumen
Las moléculas anfifílicas equipadas con un segmento "oligoyno" reactivo y rico en carbono que consiste en triples enlaces carbono-carbono conjugados se autoensamblan en agregados definidos en medios acuosos y en la interfaz aire-agua. En el estado agregado, los oligoinas se pueden carbonizar en condiciones suaves mientras se conserva la morfología y la funcionalización química incrustada. Este novedoso enfoque proporciona acceso directo a nanomateriales de carbono funcionalizados. En este artículo, presentamos un enfoque sintético que nos permite preparar anfifilos de carboxilato de hexayne como hermanos ricos en carbono de ésteres de ácidos grasos típicos a través de una serie de reacciones repetidas de bromación y acoplamiento cruzado de tipo Negishi. Los compuestos obtenidos están diseñados para autoensamblarse en monocapas en la interfaz aire-agua, y mostramos cómo se puede lograr esto en un canal de Langmuir. Por lo tanto, la compresión de las moléculas en la interfaz aire-agua desencadena la formación de películas y conduce a una capa densamente empaquetada de las moléculas. La carbonización completa de las películas en la interfaz aire-agua se logra mediante la reticulación de la capa de hexayne a temperatura ambiente, utilizando la irradiación UV como un estímulo externo suave. Los cambios en la capa durante este proceso se pueden monitorear con la ayuda de la espectroscopia infrarroja de absorción y reflexión y la microscopía de ángulo de Brewster. Además, la transferencia de las películas carbonizadas a sustratos sólidos mediante la técnica de Langmuir-Blodgett ha permitido demostrar que se trataba de nanoláminas de carbono con dimensiones laterales del orden de centímetros.
Introducción
Nanoestructuras de carbono bidimensionales atraen la atención significativa debido a las propiedades eléctricas, térmicas, así como mecánicas sobresalientes reportados 1-5. Se espera que estos materiales para promover el progreso técnico en los campos de materiales compuestos poliméricos 6, dispositivos de almacenamiento de energía 7, y la electrónica molecular 8-10. A pesar de intensos esfuerzos de investigación en los últimos años, sin embargo, el acceso a mayores cantidades de nanomateriales de carbono bien definidos todavía es limitada, lo que impide su aplicación a gran escala en aplicaciones tecnológicas 11,12.
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Protocolo
Precaución: Por favor, asegúrese de consultar las hojas de datos de seguridad de materiales pertinentes (MSDS) antes de que el uso de cualquiera de los compuestos químicos. Algunos de los productos químicos utilizados en estas síntesis son muy tóxico y cancerígeno. nanomateriales preparados pueden tener riesgos adicionales en comparación con su contraparte mayor. Es imperativo el uso de todas las prácticas apropiadas de seguridad al realizar reacciones (campana de humos) y equipo de protección personal (gafas de seguridad, guantes, bata de laboratorio, pantalones largos, zapatos cerrados). Si no se establezca lo contrario los siguientes procedimientos implican técnic....
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Resultados
El 13 de resonancia magnética nuclear C (RMN) de la molécula de precursor preparado 3 muestra los 12 átomos de carbono sp -hybridized del segmento hexayne con los desplazamientos químicos correspondientes de δ = 82 a 60 ppm (Figura 1b). Por otra parte, las señales en δ = 173 ppm y en δ = 52 ppm se asigna al carbonilo y metil carbono del éster, respectivamente. Las señales entre δ = 33-14 ppm se atribuyen a los carbonos alifáticos de d.......
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Discusión
El anfifilo hexayne deseado (3) se prepara forma directa por la bromación secuencial 52,53 y 30,31 alargamiento del segmento de alquino Pd-catalizada, seguido por una reacción de desprotección final del éster tritylphenyl (2) (Figura 1a) 29. La síntesis exitosa se confirma por el espectro de 13 C NMR (Figura 1b), así como la UV-Vis espectro de absorción (Figura 1c) 31,54. Esto demuestra la naturaleza fácil por el .......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Se agradece la financiación del Consejo Europeo de Investigación (ERC Grant 239831) y una beca Humboldt (BS).
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Complejo de bromuro de metillitio y litio (2.2 M solución en dietiletero) | Acros | 18129-1000 | sensible al aire, inflamable |
| Cloruro de zinc (0,7 M solución en THF) | Acros | 38945-1000 | sensible al aire, inflamable |
| 1,1'-Bis(difenilfosfino)ferroceno] dicloropalladio (II), aducto DCM | Boro molecular | BM187 | |
| N-bromosuccinimida | Acros | 10745 | fluoruro de plata sensible a la luz |
| Fluorochem | 002862-10g | ||
| n-butillitio sensible a la luz (2.5 M solución en hexanos) | Acros | 21335-1000 | sensible al aire, inflamable |
| Metanolato de sodio | Acros | 17312-0050 | |
| Tetrahidrofurano (no estabilizado, para HPLC) | Fisher Chemicals | T/0706/PB17 | Este disolvente se secó y desgasificó utilizando un sistema de purificación de disolventes (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA) |
| Tolueno (para HPLC) | Fisher Chemicals | T/ 2306/17 | Este disolvente se secó y desgasificó utilizando un sistema de purificación de disolventes (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, EE. UU.) |
| Acetonitrilo (para HPLC) | Fisher Chemicals | A/0627/17 | Este disolvente se secó y desgasificó utilizando un sistema de purificación de disolventes (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, EE. UU.) |
| Diclorometano (Extra seco sobre tamiz molecular) | Acros | 34846-0010 | |
| Cloroformo (p.a.) | VWR International | 1.02445.1000 | |
| Pentano | Reactolab | 99050 | Comprado como grado reactivo y destilado una vez antes de usar |
| Heptano | Reactolab | 99733 | Comprado como grado reactivo y destilado una vez antes de usar |
| Diclorometano | Reactolab | 99375 | Comprado como grado reactivo y destilado una vez antes de usar |
| Diethylether | Reactolab | 99362 | Comprado como grado reactivo y destilado una vez antes de usar |
| el gel de sílice Geduran (Si 60, 40-60 y micro; m) | Merck | 1115671000 | |
| Langmuir a través de | R& K, Termostato de Potsdam | ||
| E1 Jeringa Medingen | |||
| Hamilton | Espectrómetro modelo 1810 RN SYR | ||
| Vertex 70 FT-IR | Bruker | ||
| Unidad externa de reflexión aire/agua (XA-511) | Bruker | ||
| (250 W, bombilla de halogenuros metálicos dopados con Ga) | con tecnología UV-Light ( | ||
| BAM1+) | NFT Gö ttingen | ||
| de zafiro | Stecher Ceramics | ||
| Quantifoil rejillas TEM de carbono agujereado | Ciencias de la | ||
| Espectrómetro de resonancia magnética nuclear (Bruker Avance III 400) | Bruker | ||
| JASCO V-670 Espectrómetro UV/VIS | JASCO | ||
| Microscopio electrónico de barrido (Zeiss Merlin FE-SEM) | Zeiss |
Referencias
- Geim, A. K., Novoselov, K. S. The rise of graphene. Nature Mater. 6 (3), 183-191 (2007).
- Lee, C., Wei, X., Kysar, J. W., Hone, J. Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene. Science. 321 (5887), 385-388 (2008).
- Lee, J. H., Loya, P. E., Lou, ....
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Reimpresiones y permisos
