Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Manchester demonstrou que as propriedades da superfície do grafeno podem ser usadas para controlar a estrutura dos cristais orgânicos obtidos a partir da solução.

Estruturas de cristal orgânico podem ser encontradas em um grande número de produtos, como comida, explosivos, pigmentos de cor e produtos farmacêuticos. Contudo, cristais orgânicos podem vir em diferentes estruturas, chamados polimorfos:cada uma dessas formas tem propriedades físicas e químicas muito diferentes, apesar de ter a mesma composição química.

Para fazer uma comparação, diamante e grafite são polimorfos porque são compostos por átomos de carbono, mas eles têm propriedades muito diferentes porque os átomos estão ligados para formar estruturas diferentes. O mesmo conceito pode ser estendido a moléculas orgânicas, ao interagir entre si para formar cristais.

Compreender e reagir a como os materiais funcionam em nível molecular é fundamental porque o polimorfo errado pode fazer com que um alimento tenha um gosto ruim, ou um medicamento para ser menos eficaz. Existem vários exemplos de medicamentos retirados do mercado por causa de problemas relacionados ao polimorfismo. Como tal, a produção de um polimorfo específico é atualmente um problema fundamental tanto para a pesquisa quanto para a indústria e envolve desafios científicos e econômicos substanciais.

Uma nova pesquisa da Universidade de Manchester demonstrou agora que adicionar grafeno a uma solução de evaporação contendo moléculas orgânicas pode melhorar substancialmente a seletividade para uma determinada forma cristalina. Isso abre novas aplicações do grafeno no campo da engenharia de cristal, que foram completamente inexplorados até agora.

Professora Cinzia Casiraghi, quem liderou a equipe, disse:"Em última análise, mostramos que materiais avançados, como o grafeno e as ferramentas da nanotecnologia nos permitem estudar a cristalização de moléculas orgânicas a partir de uma solução de uma forma radicalmente nova. Agora estamos entusiasmados para avançar em direção a moléculas que são comumente usadas em produtos farmacêuticos e alimentos para investigar mais a fundo o potencial do grafeno no campo da engenharia de cristal. "

No relatório, publicado em ACS Nano , a equipe mostrou que, ao ajustar as propriedades da superfície do grafeno, é possível alterar o tipo de polimorfos produzidos. Glicina, o aminoácido mais simples, tem sido usada como molécula de referência, enquanto diferentes tipos de grafeno têm sido usados ​​como aditivos ou como modelos.

Matthew Boyes, e Adriana Alieva, Ph.D. alunos da Universidade de Manchester, ambos contribuíram para este trabalho:"Este é um trabalho pioneiro no uso de grafeno como aditivo em experimentos de cristalização. Usamos diferentes tipos de grafeno com conteúdo variável de oxigênio e observamos seus efeitos no resultado cristalino da glicina. Observamos que ajustando cuidadosamente o conteúdo de oxigênio do grafeno, é possível induzir a cristalização preferencial ”, disse Adriana.

Modelagem de computador, realizada pelo Professor Melle Franco na Universidade de Aveiro, Portugal, apóia os resultados experimentais e atribui a seletividade do polimorfo à presença de grupos hidroxila, permitindo interações de ligações de hidrogênio com as moléculas de glicina, favorecendo assim um polimorfo sobre o outro, uma vez que camadas adicionais do polimorfo são adicionadas durante o crescimento do cristal.