Le matériau monocouche graphène a fait l'objet d'un prix Nobel cette année, mais des recherches menées par une équipe de chercheurs de l'Université de Warwick ont ​​trouvé des crochets moléculaires à la surface de son proche cousin chimique, Oxyde de graphène, qui offrira potentiellement des avantages considérables aux chercheurs utilisant des microscopes électroniques à transmission. Ils pourraient même être utilisés dans la construction de mécanismes à l'échelle moléculaire.

L'équipe de recherche, qui comprend les Drs. Jérémy Sloan, Neil Wilson et l'étudiante au doctorat Priyanka Pandey du Département de physique et le Dr Jon Rourke du Département de chimie ainsi que les groupes des Drs. Kazu Suenaga et Zheng Liu de l'AIST au Japon et les Drs. Ian Shannon et Laura Perkins à Birmingham étudiaient la possibilité d'utiliser le graphène comme base pour monter des molécules uniques pour l'imagerie par microscopie électronique à transmission. Comme le graphène forme une feuille transparente aux électrons d'une épaisseur d'un seul atome, cela permettrait une haute précision, l'imagerie à fort contraste des molécules étudiées ainsi que l'étude de leurs éventuelles interactions avec le graphène support.

Bien que cette idée soit excellente en théorie, Le graphène est en fait très difficile à créer et à manipuler dans la pratique. Les chercheurs se sont donc tournés vers le cousin plus facile à manipuler du graphène, Oxyde de graphène. Ce choix s'est avéré être un matériau spectaculairement meilleur car ils ont trouvé des propriétés extrêmement utiles, sous la forme de crochets moléculaires prêts à l'emploi qui pourraient faire de l'oxyde de graphène le matériau de support de choix pour la future microscopie électronique à transmission de toute molécule contenant de l'oxygène à sa surface.

Le nom de l'oxyde de graphène masque le fait qu'il s'agit en fait d'une combinaison de carbone, l'oxygène et l'hydrogène. Pour la plupart, il ressemble encore à la feuille mince d'un atome de graphène pur, mais il possède également des "groupes fonctionnels" constitués d'hydrogène associé à de l'oxygène. Ces groupes fonctionnels peuvent se lier fortement à des molécules avec des oxygènes externes, ce qui en fait des attaches idéales pour les chercheurs souhaitant les étudier par microscopie électronique à transmission.

Cette caractéristique à elle seule suffira probablement à persuader de nombreux chercheurs de se tourner vers l'oxyde de graphène comme support pour l'analyse d'une gamme de molécules par microscopie électronique à transmission, mais les chercheurs ont découvert une autre propriété intrigante de ces crochets pratiques :les molécules qui y sont attachées se déplacent et pivotent autour d'eux.

Le Dr Jeremy Sloan a déclaré :« Dans les bonnes conditions, les groupes fonctionnels fournissent non seulement des attaches moléculaires qui maintiennent les molécules à un endroit précis, mais permettent également à la molécule d'être tournée dans cette position. Cela ouvre une gamme de nouvelles opportunités pour l'analyse de tels molécules, mais pourrait également être un mécanisme utile pour quiconque cherche à créer des « machines » de taille moléculaire. »