Het enkellaagse materiaal grafeen was dit jaar het onderwerp van een Nobelprijs, maar onderzoek geleid door een team van onderzoekers van de Universiteit van Warwick heeft moleculaire haken gevonden op het oppervlak van zijn naaste chemische neef, grafeenoxide, dat kan enorme voordelen opleveren voor onderzoekers die transmissie-elektronenmicroscopen gebruiken. Ze kunnen zelfs worden gebruikt bij het bouwen van mechanismen op moleculaire schaal.

Het onderzoeksteam, waaronder Drs. Jeremy Sloan, Neil Wilson en promovendus Priyanka Pandey van de afdeling Natuurkunde en Dr. Jon Rourke van de afdeling Scheikunde samen met de groepen van Drs. Kazu Suenaga en Zheng Liu van AIST in Japan en Drs. Ian Shannon en Laura Perkins in Birmingham onderzochten de mogelijkheid om grafeen als basis te gebruiken om afzonderlijke moleculen te monteren voor beeldvorming door transmissie-elektronenmicroscopie. Omdat grafeen een elektronentransparant vel vormt van slechts één atoom dik, zou het hoge precisie mogelijk maken, beeldvorming met hoog contrast van de moleculen die worden bestudeerd, evenals de studie van eventuele interacties die ze hebben met het ondersteunende grafeen.

Hoewel dit idee in theorie geweldig is, Grafeen is in de praktijk eigenlijk heel moeilijk te maken en te manipuleren. De onderzoekers wendden zich daarom tot de gemakkelijker te hanteren neef van Graphene, Grafeenoxide. Deze keuze bleek een spectaculair beter materiaal te zijn omdat ze buitengewoon nuttige eigenschappen vonden, in de vorm van kant-en-klare moleculaire haken die grafeenoxide tot het favoriete ondersteuningsmateriaal zouden kunnen maken voor toekomstige transmissie-elektronenmicroscopie van elk molecuul met zuurstof op het oppervlak.

De naam van grafeenoxide verhult het feit dat het eigenlijk een combinatie is van koolstof, zuurstof en waterstof. Voor het grootste deel lijkt het nog steeds op het ene atoom dunne vel puur grafeen, maar het heeft ook "functionele groepen" bestaande uit waterstof gecombineerd met zuurstof. Deze functionele groepen kunnen sterk binden aan moleculen met externe zuurstofatomen, waardoor ze ideaal zijn voor onderzoekers die ze willen bestuderen met transmissie-elektronenmicroscopie.

Deze eigenschap alleen zal waarschijnlijk voldoende zijn om veel onderzoekers te overtuigen zich tot grafeenoxide te wenden als ondersteuning voor de analyse van een reeks moleculen door transmissie-elektronenmicroscopie, maar de onderzoekers vonden nog een andere intrigerende eigenschap van deze handige haken:de moleculen die eraan vastzitten, bewegen en draaien eromheen.

Dr. Jeremy Sloan zei:"Onder de juiste omstandigheden bieden de functionele groepen niet alleen moleculaire kettingen die moleculen op een exacte plek houden, ze laten het molecuul ook in die positie draaien. Dit opent een reeks nieuwe mogelijkheden voor de analyse van dergelijke moleculen, maar zou ook een nuttig mechanisme kunnen zijn voor iedereen die "machines" van moleculaire afmetingen wil maken."