Nous présentons la synthèse d’un hexayne amphiphile et son utilisation dans la préparation de nanofeuillets de carbone à l’interface air-eau à partir d’une monocouche auto-assemblée de ces précurseurs moléculaires réactifs riches en carbone.
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Article de méthode
Préparation de nanofeuillets carbone à température ambiante
Dans cet article
Résumé
Résumé
Les molécules amphiphiles équipées d’un segment « oligoyne » réactif et riche en carbone composé de liaisons triples carbone-carbone conjuguées s’auto-assemblent en agrégats définis dans les milieux aqueux et à l’interface air-eau. À l’état agrégé, les oligoynes peuvent ensuite être carbonisés dans des conditions douces tout en préservant la morphologie et la fonctionnalisation chimique intégrée. Cette approche novatrice offre un accès direct aux nanomatériaux de carbone fonctionnalisés. Dans cet article, nous présentons une approche synthétique qui nous permet de préparer des amphiphiles carboxylate d’hexayne en tant que frères et sœurs riches en carbone d’esters d’acides gras typiques par une série de réactions répétées de bromation et de couplage croisé de type Negishi. Les composés obtenus sont conçus pour s’auto-assembler en monocouches à l’interface air-eau, et nous montrons comment cela peut être réalisé dans une auge de Langmuir. Ainsi, la compression des molécules à l’interface air-eau déclenche la formation du film et conduit à une couche densément tassée de molécules. La carbonatation complète des films à l’interface air-eau est ensuite réalisée par réticulation de la couche d’hexayne à température ambiante, en utilisant l’irradiation UV comme un léger stimulus externe. Les changements dans la couche au cours de ce processus peuvent être surveillés à l’aide de la spectroscopie de réflexion-absorption infrarouge et de la microscopie à angle de Brewster. De plus, un transfert des films carbonisés sur des substrats solides par la technique de Langmuir-Blodgett nous a permis de prouver qu’il s’agissait de nanofeuilles de carbone de dimensions latérales de l’ordre du centimètre.
Introduction
Nanostructures de carbone en deux dimensions attirent beaucoup d' attention en raison des propriétés électriques, thermiques, ainsi que mécaniques exceptionnelles signalées 1-5. Ces matériaux sont censés favoriser le progrès technique dans les domaines des composites polymères 6, des dispositifs de stockage d'énergie 7, et l' électronique moléculaire 8-10. En dépit des efforts intensifs de recherche au cours des dernières années, toutefois, l' accès à de grandes quantités de nanomatériaux de carbone bien définies est encore limitée, ce qui nuit à leur mise en œuvre à grande échelle dans des applications tech....
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Protocole
Attention: Assurez-vous de consulter S'il vous plaît les fiches de données de sécurité des documents pertinents (MSDS) avant l'utilisation de tous les composés chimiques. Certains des produits chimiques utilisés dans ces synthèses sont extrêmement toxiques et cancérigènes. nanomatériaux préparés peuvent avoir des risques supplémentaires par rapport à leur contrepartie en vrac. Il est impératif d'utiliser toutes les pratiques de sécurité appropriées lors de l'exécution des réactions (hotte aspirante) et équipement de protection individuelle (lunettes de sécurité, gants, blouse de laboratoire, pantalons pleine longueur, des chaussures fermées). Sauf ind....
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Résultats
13 C résonance magnétique nucléaire (RMN) de la molécule de précurseur préparée 3 présente les 12 sp hybridé atomes de carbone du segment hexayne avec les déplacements chimiques δ = correspondants de 82 à 60 ppm (figure 1b). Par ailleurs, les signaux à δ = 173 ppm et à δ = 52 ppm sont affectés au groupe carbonyle et le carbone méthyle de l'ester, respectivement. Les signaux entre δ = 33-14 ppm sont attribués aux carbones aliphatiq.......
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Discussion
L'agent amphiphile hexayne désiré (3) est carrément préparé par la bromation séquentielle 52,53 et 30,31 allongement du segment alcyne catalysées par Pd, suivie d'une réaction de déprotection finale de l'ester tritylphenyl (2) (figure 1a) 29. La synthèse réussie est confirmée par le spectre RMN 13 C (figure 1b), ainsi que le spectre UV-Vis d'absorption (figure 1c) 31,54. Cela démontre le caractère fa.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Remerciements
Le financement du Conseil européen de la recherche (bourse ERC 239831) et une bourse Humboldt (BS) sont vivement remerciés.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Complexe de bromure de méthyllithium et de lithium (2,2 Acros | 18129-1000 | sensible à l’air, inflammable | |
| Chlorure de zinc (0,7 Acros | 38945-1000 | ||
| 1,1'-Bis(diphénylphosphino)ferrocène] dichloropalladium(II), adduit DCM ; | Bore moléculaire | BM187 | |
| N-Bromosuccinimide | Acros | 10745 | sensible à la lumière Fluorure |
| d’argent | Fluorochem | 002862-10g | sensible à |
| la lumière n-Butyllithium (2,5 ; | Acros | 21335-1000 | inflammable sensible à l’air |
| Acros | 17312-0050 | ||
| Tétrahydrofurane (non stabilisé, pour HPLC) | Fisher Chemicals | T/0706/PB17 | Ce solvant a été séché et dégazé à l’aide d’un système de purification par solvant (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA) |
| Toluène (pour HPLC) | Fisher Chemicals | T/ 2306/17 | Ce solvant a été séché et dégazé à l’aide d’un système de purification par solvant (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA) |
| Acétonitrile (pour HPLC) | Fisher Chemicals | A/0627/17 | Ce solvant a été séché et dégazé à l’aide d’un système de purification par solvant (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA) |
| Dichlorométhane (Extra Dry over Molecular Tameve) | Acros | 34846-0010 | |
| Chloroforme (p.a.) | VWR International | 1.02445.1000 | |
| Pentane | Reactolab | 99050 | Acheté en tant que qualité réactif et distillé une fois avant utilisation |
| Heptane | Reactolab | 99733 | Acheté en tant que qualité réactif et distillé une fois avant utilisation |
| Dichlorométhane | Reactolab | 99375 | Acheté en tant que qualité réactif et distillé une fois avant utilisation |
| Diéthyléther | Reactolab | 99362 | Acheté comme réactif et distillé une fois avant d’être utilisé Gel |
| silice Geduran (Si 60, 40-60 ; et micro ; m) | Merck | 1115671000 | |
| Langmuir à travers | R& K, thermostat de Potsdam | ||
| ; | E1 Seringue | ||
| ; | Modèle 1810 RN SYR | ||
| Vertex 70 FT-IR spectromètre ; | Bruker | ||
| Unité externe de réflexion air/eau (XA-511) ; | Lampe UV Bruker | ||
| (250 W, ampoule aux halogénures métalliques dopés au Ga) | Technologie | ||
| Microscope angulaire de Brewster (BAM1+) ; | NFT Gö ; Ttingen | ||
| Substrats saphir Stecher | Ceramics Quantifoil grilles | ||
| TEM en carbone troué | Microscopie électronique Sciences | ||
| Spectromètre à résonance magnétique nucléaire (Bruker Avance III 400) | Bruker | ||
| JASCO V-670 Spectromètre UV/Vis | JASCO | ||
| Merlin FE-SEM) | Zeiss |
Références
- 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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Réimpressions et autorisations
