گروهی از دانشمندان دانشگاه رایس موفق به یافتن یک روش جدید با کنترل‌پذیری بالا برای اتصال مولکول‌های آلی به گرافن دست‌نخورده شده‌اند؛ بدین ترتیب می‌توان از این ماده جادویی در کاربردهای مختلفی بهره برد.
روشی جدید برای استفاده از گرافن در شیمی آلی
محققان آزمایشگاه جیمز تور، شیمی‌دان دانشگاه رایس بر مبنای یافته‌های قبلی خود در دستکاری گرافن، یک روش دومرحله‌ای برای تبدیل این ماده به یک ابرشبکه برای استفاده در شیمی آلی ابداع کرده‌اند. از نتایج این تحقیق می‌توان در ساخت حسگرهای شیمیایی، ابزارهای ترموالکتریکی و متامواد با استفاده از گرافن بهره برد.
گرافن به تنهایی در بسیاری از واکنش‌های آلی شرکت نکرده و به‌عنوان یک شبه‌فلز، شکاف باندی ندارد؛ این ویژگی کاربرد آن را در الکترونیک محدود می‌کند. اما پروژه‌ای که توسط ژنگ‌زونگ سان و کری پینت در آزمایشگاه جیمز تور انجام شده است، نشان می‌دهد که می‌توان این ماده را برای انواع جدیدی از واکنش‌های شیمیایی مناسب‌سازی کرد.
تور می‌گوید تاکنون هیچ روشی برای اتصال مولکول‌ها به صفحه اصلی گرافن وجود نداشته است. او می‌افزاید: «مولکول‌ها بیشتر به سمت لبه‌های گرافن حرکت کرده و به بخش‌های داخلی آن متصل نمی‌شوند. حال با استفاده از این روش دومرحله‌ای می‌توانیم گرافن را هیدروژنه کرده و الگوهای خاصی روی آن ایجاد نماییم؛ سپس مولکول‌های مورد نظر را به نقاطی که هیدروژن حضور دارد، متصل کنیم. ساخت حسگرهای شیمیایی که در آنها به‌عنوان مثال پپتیدها، نوکلئوتیدهای DNA یا ساکاریدها در نقاط مورد نظر به‌صورت عمودی از سطح حسگر به‌سمت بیرون کشیده شده‌اند، می‌تواند مفید باشد. واکنش‌پذیری این نقاط نسبت به مولکول‌هایی که تنها در لبه‌ها قرار گرفته‌اند، بسیار بیشتر است».
اولین مرحله از این کار استفاده از لیتوگرافی برای ایجاد الگوهایی روی شبکه کندویی سطح گرافن به‌منظور اتصال اتم‌های هیدروژن است. بدین ترتیب گرافن به یک ابرشبکه دوبعدی نیمه‌رسانا به‌نام گرافان تبدیل می‌شود. اتم‌های هیدروژن با استفاده از یک رشته داغ و با بهره‌گیری از روشی تولید شدند که توسط رابرت هاگ، یکی دیگر از محققان این کار توسعه یافته است.
این پژوهشگران توانستند با خالکوبی گرافن و الگودهی دقیق آن با جزایر گرافانی، جغد خوش‌یمن و معروف دانشگاه رایس را با عرض سه برابر قطر موی انسان ایجاد نموده و سپس آن را با استفاده از روکش‌دهی چرخشی با یک فلوئوروفور روکش‌دهی کنند. گرافن به‌طور معمول فعالیت مولکول‌های فلورسانس را فرومی‌نشاند، اما گرافان اینگونه نیست؛ در نیتجه زمانی که این الگوی ایجاد شده توسط روش جدید میکروسکوپی فرونشانی فلوئورسانس (FQM) مشاهده شد، الگوی جغدی‌شکل به‌روشنی دیده شد.
جزئیات این کار در مجله Nature Communications منتشر شده است.
