Abstrato

Congresso de Química2019: A química do grafeno e seus análogos inorgânicos - Zdenek Sofer

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 A química do grafeno está crescendo rapidamente na última década e uma ampla gama de derivados de grafeno foi preparada. No entanto, apenas dois derivados estequiométricos são conhecidos atualmente: grafeno hidrogenado e fluorado (grafano e fluorografeno). Comparados ao grafeno, esses materiais exibem propriedades significativamente diferentes, por exemplo, maior reatividade, bem como grandes diferenças nas propriedades físicas. Especialmente o fluorografeno pode ser aplicado como um substrato para reações de substituição nucleofílica, que estendem significativamente as possíveis modificações químicas do grafeno. Atualmente, a química dos outros materiais 2D começa a ser explorada. No entanto, a química de materiais 2D inorgânicos como pnictogênios e dicalcogenetos de metais de transição não é bem conhecida e apenas vários procedimentos já foram relatados. Em comparação com o grafeno, novos protocolos sintéticos devem ser aplicados porque a química desses materiais é extremamente variável. No caso de dicalcogenetos de metais de transição, a formação da ligação MXC (M é um metal, X é qualquer calcogeneto) pode ser usada como um ponto de partida para explorar sua química e para derivatização posterior. A química de pnictogênios em camadas é significativamente diferente. Neste caso, várias reações, incluindo substituição nucleofílica, podem ser aplicadas, no entanto, a ligação através das funcionalidades de oxigênio na superfície do pnictogênio é observada em muitos casos. O grafeno é o único tipo de carbono (ou material sólido) durante o qual cada átomo está lá para reação de dois lados (devido à estrutura 2D). Átomos nas laterais de uma folha de grafeno têm reatividade química especial. O grafeno tem a melhor proporção de átomos de borda de qualquer alótropo. Defeitos dentro de uma folha aumentam sua reatividade química. A temperatura de início da reação entre o plano basal do grafeno de camada única e o gás oxigênio é abaixo de 260 °C (530 K). O grafeno queima a 350 °C (620 K). O grafeno é geralmente modificado com grupos funcionais contendo oxigênio e nitrogênio e analisado por espectroscopia de infravermelho e espectroscopia de fotoelétrons de raios X. No entanto, a determinação de estruturas de grafeno com grupos funcionais de oxigênio e nitrogênio requer que as estruturas sejam controladas. Ao contrário da estrutura 2D perfeita do grafeno, as aplicações químicas do grafeno precisam de irregularidades estruturais ou químicas, pois o grafeno perfeitamente plano é quimicamente inerte. Em outras palavras, a definição de um grafeno perfeito é diferente em química e física. Fragmentos solúveis de grafeno são frequentemente preparados em laboratório [por meio da modificação química do grafite. Primeiro, o grafite microcristalino é tratado com uma mistura ácida de vitríolo e água-forte. Uma série de etapas de oxidação e esfoliação produzem pequenas placas de grafeno com grupos carboxila em suas bordas. Estes são convertidos em grupos cloreto ácido por tratamento com cloreto de tionila; em seguida,eles são convertidos para a amida de grafeno correspondente por meio de tratamento com octadecilamina. O material resultante é solúvel em tetrahidrofurano, tetraclorometano e dicloroetano. Análogos de ácido nucleico são compostos que são análogos (estruturalmente semelhantes) ao RNA e DNA presentes, utilizados na medicina e em pesquisas biológicas. Ácidos nucleicos são cadeias de nucleotídeos, que são compostos de três partes: uma estrutura de fosfato, um açúcar pentose, ribose ou desoxirribose e uma entre quatro nucleobases. Um análogo pode ter qualquer uma delas alterada. Normalmente, as nucleobases análogas conferem, entre outras coisas, diferentes propriedades de pareamento de bases e empilhamento de bases. Exemplos incluem bases universais, que podem parear com todas as quatro bases canônicas, e análogos de estrutura de açúcar-fosfato como PNA, que afetam as propriedades da cadeia (PNA pode até formar uma hélice tripla). análogos de macromoléculas também são chamados de macromoléculas Xeno e representam um dos pilares da xenobiologia, o planejamento de novos tipos de bioquímicas alternativas suportadas pela vida. As macromoléculas artificiais incluem ácido nucleico peptídico (PNA), Morfolino e macromolécula bloqueada (LNA), também como macromolécula de glicol (GNA) e macromolécula de três (TNA). Cada uma delas se distingue do DNA ou RNA presente por mudanças na estrutura da molécula. Polímeros inorgânicos são polímeros com uma estrutura que não inclui átomos de carbono na estrutura. Polímeros contendo componentes inorgânicos e orgânicos são às vezes chamados de polímeros híbridos, e a maioria dos chamados polímeros inorgânicos são polímeros híbridos. Um dos exemplos mais simples conhecidos é o polidimetilsiloxano, também conhecido comumente como borracha sintética. Os polímeros inorgânicos oferecem algumas propriedades não encontradas em materiais orgânicos, incluindo flexibilidade em baixa temperatura, condutividade elétrica e não inflamabilidade. O termo polímero inorgânico se refere geralmente a polímeros unidimensionais, em vez de materiais fortemente reticulados como minerais de silicato. Polímeros inorgânicos com propriedades ajustáveis ??ou responsivas são algumas vezes chamados de polímeros inorgânicos inteligentes. Uma classe especial de polímeros inorgânicos são os geopolímeros, que podem ser antropogênicos ou presentes.que afetam as propriedades da cadeia (PNA pode até formar uma hélice tripla). Os análogos de macromoléculas também são chamados de macromoléculas Xeno e representam um dos pilares da xenobiologia, o planejamento de novos tipos de bioquímicas alternativas suportadas pela vida. As macromoléculas artificiais incluem ácido nucleico peptídico (PNA), Morfolino e macromolécula bloqueada (LNA), também como macromolécula de glicol (GNA) e macromolécula de três (TNA). Cada uma delas se distingue do DNA ou RNA presente por mudanças na estrutura da molécula. Os polímeros inorgânicos são polímeros com uma estrutura que não inclui átomos de carbono na estrutura. Os polímeros que contêm componentes inorgânicos e orgânicos são às vezes chamados de polímeros híbridos, e a maioria dos chamados polímeros inorgânicos são polímeros híbridos. Um dos exemplos mais simples conhecidos é o polidimetilsiloxano, também conhecido comumente como borracha sintética. Polímeros inorgânicos oferecem algumas propriedades não encontradas em materiais orgânicos, incluindo flexibilidade em baixa temperatura, condutividade elétrica e não inflamabilidade. O termo polímero inorgânico se refere geralmente a polímeros unidimensionais, em vez de materiais fortemente reticulados como minerais de silicato. Polímeros inorgânicos com propriedades ajustáveis ??ou responsivas são às vezes chamados de polímeros inorgânicos inteligentes. Uma classe especial de polímeros inorgânicos são os geopolímeros, que podem ser antropogênicos ou presentes.que afetam as propriedades da cadeia (PNA pode até formar uma hélice tripla). Os análogos de macromoléculas também são chamados de macromoléculas Xeno e representam um dos pilares da xenobiologia, o planejamento de novos tipos de bioquímicas alternativas suportadas pela vida. As macromoléculas artificiais incluem ácido nucleico peptídico (PNA), Morfolino e macromolécula bloqueada (LNA), também como macromolécula de glicol (GNA) e macromolécula de três (TNA). Cada uma delas se distingue do DNA ou RNA presente por mudanças na estrutura da molécula. Os polímeros inorgânicos são polímeros com uma estrutura que não inclui átomos de carbono na estrutura. Os polímeros que contêm componentes inorgânicos e orgânicos são às vezes chamados de polímeros híbridos, e a maioria dos chamados polímeros inorgânicos são polímeros híbridos. Um dos exemplos mais simples conhecidos é o polidimetilsiloxano, também conhecido comumente como borracha sintética. Polímeros inorgânicos oferecem algumas propriedades não encontradas em materiais orgânicos, incluindo flexibilidade em baixa temperatura, condutividade elétrica e não inflamabilidade. O termo polímero inorgânico se refere geralmente a polímeros unidimensionais, em vez de materiais fortemente reticulados como minerais de silicato. Polímeros inorgânicos com propriedades ajustáveis ??ou responsivas são às vezes chamados de polímeros inorgânicos inteligentes. Uma classe especial de polímeros inorgânicos são os geopolímeros, que podem ser antropogênicos ou presentes.