Presentiamo la sintesi di un esayne anfifilico e il suo utilizzo nella preparazione di nanofogli di carbonio all'interfaccia aria-acqua da un monostrato auto-assemblato di questi precursori molecolari reattivi e ricchi di carbonio.
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Articolo metodologico
Preparazione di carbonio nanosheets a temperatura ambiente
In questo articolo
Sommario
Abstract
Le molecole anfifiliche dotate di un segmento "oligoino" reattivo e ricco di carbonio costituito da tripli legami carbonio-carbonio coniugati si autoassemblano in aggregati definiti in mezzi acquosi e all'interfaccia aria-acqua. Allo stato aggregato, gli oligoine possono quindi essere carbonizzati in condizioni blande, preservando la morfologia e la funzionalizzazione chimica incorporata. Questo nuovo approccio fornisce l'accesso diretto ai nanomateriali di carbonio funzionalizzati. In questo articolo, presentiamo un approccio sintetico che ci consente di preparare anfifili carbossilati esayne come fratelli ricchi di carbonio di tipici esteri di acidi grassi attraverso una serie di ripetute reazioni di bromurazione e accoppiamento incrociato di tipo Negishi. I composti ottenuti sono progettati per autoassemblarsi in monostrati all'interfaccia aria-acqua, e mostriamo come ciò possa essere ottenuto in una depressione di Langmuir. Pertanto, la compressione delle molecole all'interfaccia aria-acqua innesca la formazione del film e porta a uno strato densamente impacchettato delle molecole. La carbonizzazione completa dei film all'interfaccia aria-acqua viene quindi realizzata mediante reticolazione dello strato di esayne a temperatura ambiente, utilizzando l'irradiazione UV come lieve stimolo esterno. I cambiamenti nello strato durante questo processo possono essere monitorati con l'aiuto della spettroscopia di riflessione-assorbimento a infrarossi e della microscopia angolare di Brewster. Inoltre, un trasferimento dei film carbonizzati su substrati solidi con la tecnica di Langmuir-Blodgett ci ha permesso di dimostrare che si trattava di nanofogli di carbonio con dimensioni laterali dell'ordine dei centimetri.
Introduzione
Nanostrutture di carbonio bidimensionali attraggono l'attenzione significativa a causa delle proprietà elettriche, termiche, meccaniche e sospeso riportati 1-5. Questi materiali sono tenuti a promuovere il progresso tecnico nei settori dei compositi polimerici 6, dispositivi di accumulo 7, e l'elettronica molecolare 8-10. Nonostante gli sforzi di ricerca intensi negli ultimi anni, tuttavia, l'accesso a grandi quantità di nanomateriali di carbonio ben definiti è ancora limitata, che impedisce loro implementazione su larga scala in applicazioni tecnologiche 11,12.
nanomateri....
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Protocollo
Attenzione: Si prega di fare in modo di consultare le relative schede di sicurezza dei materiali (MSDS) prima che l'uso di composti chimici. Alcune delle sostanze chimiche utilizzate in queste sintesi sono altamente tossici e cancerogeni. nanomateriali preparati possono avere rischi aggiuntivi rispetto alla loro controparte di massa. E 'indispensabile utilizzare tutte le pratiche di sicurezza appropriate durante l'esecuzione di reazioni (cappa) e dispositivi di protezione individuale (occhiali, guanti, camice da laboratorio, pantaloni a figura intera, scarpe chiuse). Se non specificato altrimenti le seguenti procedure implicano tecniche standard Schlenk <....
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Risultati
Il 13 C risonanza magnetica nucleare (NMR) spettro della molecola precursore preparato 3 visualizza i 12 atomi di carbonio sp -hybridized del segmento hexayne con i corrispondenti spostamenti chimici di δ = 82-60 ppm (Figura 1b). Inoltre, i segnali a δ = 173 ppm ea δ = 52 ppm sono assegnate al carbonile e metil carbonio dell'estere rispettivamente. I segnali tra δ = 33-14 ppm sono attribuiti ai carboni alifatici del residuo dodeci.......
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Discussione
Il hexayne amphiphile desiderato (3) è semplicemente preparato mediante bromurazione sequenziale 52,53 e l'allungamento 30,31 del segmento alchino Pd-catalizzata, seguita da una reazione di deprotezione finale del tritylphenyl estere (2) (Figura 1a) 29. La sintesi successo è confermata dal 13 spettro C NMR (figura 1b) e UV-Vis spettro di assorbimento (figura 1c) 31,54. Questo dimostra la natura facile con cui om.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Il finanziamento da parte del Consiglio Europeo della Ricerca (ERC Grant 239831) e una Humboldt Fellowship (BS) sono ringraziati.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Complesso di metillitio bromuro di litio (2,2 M soluzione in dietiletere) | Acros | 18129-1000 | sensibile all'aria, infiammabile |
| Cloruro di zinco (0,7 Soluzione M in THF) | Acros | 38945-1000 | |
| 1,1'-Bis(difenilfosfino)ferrocene] dicloropalladio(II), addotto DCM | Boro molecolare | BM187 | |
| N-Bromosuccinimide | Acros | 10745 | fotosensibile |
| Fluoruro d'argento | Fluorochem | 002862-10g | sensibile alla luce |
| n-butillitio (2.5 Soluzione M in esani) | Acros | 21335-1000 | infiammabile e sensibile all'aria |
| Acros | 17312-0050 | ||
| Tetraidrofurano (non stabilizzato, per HPLC) | Fisher Chemicals | T/0706/PB17 | Questo solvente è stato essiccato e degasato utilizzando un sistema di purificazione del solvente (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA) |
| Toluene (per HPLC) | Fisher Chemicals | T/ 2306/17 | Questo solvente è stato essiccato e degasato utilizzando un sistema di purificazione del solvente (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA) |
| Acetonitrile (per HPLC) | Fisher Chemicals | A/0627/17 | Questo solvente è stato essiccato e degasato utilizzando un sistema di purificazione del solvente (Innovative Technology, Inc, Amesbury, MA, USA) |
| Diclorometano (Extra secco su setaccio molecolare) | Acros | 34846-0010 | |
| Cloroformio (p.a.) | VWR International | 1.02445.1000 | |
| Pentano | Reactolab | 99050 | Acquistato come reagente e distillato una volta prima dell'uso |
| Heptane | Reactolab | 99733 | Acquistato come reagente e distillato una volta prima dell'uso |
| Diclorometano | Reactolab | 99375 | Acquistato come reagente e distillato una volta prima dell'uso |
| Dietiletere | Reactolab | 99362 | Acquistato come reagente e distillato una volta prima dell'uso |
| Geduran gel di silice (Si 60, 40-60 µ m) | Merck | 1115671000 | |
| Langmuir attraverso | R& K, Termostato di Potsdam | ||
| Siringa E1 Medingen | |||
| Hamilton | Spettrometro IR modello 1810 RN SYR | ||
| Vertex 70 FT | Bruker | ||
| Unità esterna di riflessione aria/acqua (XA-511) | Lampada UV Bruker | ||
| (250 W, lampadina ad alogenuri metallici drogati con Ga) | Microscopio angolare Brewster con tecnologia | ||
| (BAM1+) | NFT Gö ttingen | ||
| Substrati di zaffiro Stecher | Ceramics | ||
| Quantifoil griglie TEM a base di carbonio forato | Microscopia elettronica Spettrometro | ||
| a risonanza magnetica nucleare (Bruker Avance III 400) | Spettrometro | ||
| JASCO V-670 | |||
| (Zeiss Merlin FE-SEM) | Zeiss |
Riferimenti
- 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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Ristampe e permessi
