烷氧基取代苯甲酸甲酯有序膜结构的STM研究

利用扫描隧道显微镜研究了3, 4, 5-三取代十二烷氧基苯甲酸甲酯(E12)和3, 4, 5-三取代十四烷氧基苯甲酸甲酯(E14)两种分子的自组装结构、组装层分子间相互作用以及两种分子共吸附在石墨表面时的组装结构. 两种分子均在石墨表面有序吸附, 分子在偶极-偶极相互作用下, 烷基链对插排列形成类二聚体的二维有序长程结构. 取代基数目的差异导致两种分子吸附结构不同. 两种分子混合在石墨表面吸附时, 各自形成不同的畴区, 呈相分离状态.     

4, 5-二-十二巯基邻苯二腈在石墨表面的二维自组装结构

合成了一种酞菁和亚酞菁的重要前体4, 5-二-十二巯基邻苯二腈(4, 5-didodecylthiolphthalonitrile, DCP), 并且用扫描隧道显微镜(STM)在大气条件下研究了其在高定向裂解石墨表面形成的自组装结构. 研究发现DCP分子的头部腈基官能团采取一种“头对头”的排列方式以保证体系的能量最小化, 从而使整个组装体系最稳定. DCP分子的尾部长链则彼此互相平行交叉式排列. 实验结果还发现DCP分子和石墨基底的晶格结构存在不完全匹配现象.     

细菌叶绿素c分子单体结构的STM研究

利用扫描隧道显微镜(scanning tunneling microscopy, STM)研究了细菌叶绿素c在石墨(HOPG)表面的自组装结构. 研究发现, 与叶绿素a, c 以及细菌脱植基叶绿素c, d分子通常形成的二聚体结构相比, 细菌叶绿素c的结构有其特点. 细菌叶绿素c分子在石墨表面自组装, 形成了大范围的二维有序结构. 分子以单体而非二聚体形式存在. 分析认为, 此差别与实验中以极性较强的甲醇做溶剂, 并且分子与石墨基底间的作用力在自组装过程中占主导地位有关.     

1,3,2-Dioxaborine衍生物在石墨表面的二维自组装结构

利用扫描隧道显微镜研究了两个1,3,2-dioxaborine (DOB)类衍生物在高定向裂解石墨(HOPG)表面的自组装行为. 研究的分子中均含有共轭π体系, 分子末端由于苯环的排斥作用为立体结构. 实验研究了对称性及取代基团数目对自组装结构的影响. 结果表明, 在甲苯溶剂中制备的这些自组装结构为长程有序结构, 分子间的偶极作用以及空间位阻效应是影响自组装的主要因素.     

4-戊氧基肉桂酸在HOPG表面的自组装及光诱导结构转变的STM研究

利用扫描隧道显微镜(STM) 研究了4-戊氧基肉桂酸(AOCA)分子在高定向裂解石墨(HOPG)表面的光诱导结构转变. 光反应前, 4-戊氧基肉桂酸(AOCA)分子间在氢键作用下, 在石墨表面形成稳定的有序自组装单分子层. 光反应后变为无序的结构, 这是由于二聚后的分子立体性较强, 原来形成的二维有序结构被破坏. STM揭示了自组装层变化的分子结构细节.     

取代基数目对分子自组装结构的影响

利用扫描隧道显微镜观测了4－十六烷氧基苯甲酸（T1）和3，4，5－三取代十六烷氧基苯甲酸（T3）在石墨表面的自组装结构。两种分子均为二维长程有序，但排列方式不同，这主要是由于取代基（烷烃链）数目差异所致。     

通过氢键和烷基长链的稳定化作用构筑联吡啶衍生物二元共混体系的二维纳米结构

利用扫描隧道显微镜观测了4,4′-二壬基-2,2′-联吡啶分子及其与硬脂酸共吸附在石墨表面的自组装结构. 实验结果表明, 在两种情况下4,4′-二壬基-2,2′-联吡啶分子均形成平面反式构型, 并且共吸附后, 4,4′-二壬基-2,2′-联吡啶分子与硬脂酸通过氢键形成了规则有序的二维纳米结构.     

表面主客体复合自组装纳米结构的STM 研究

基于自组装的基本原理, 以“自下而上”的方式在表面构筑主客体复合纳米结构是纳 米科学与技术研究的重要内容之一, 并在单分子科学和纳米电子学等领域具有重要意义. 扫描隧道显微镜(STM)以其原位、实时、实空间和原子级分辨的优点, 在主客体复合体系 表面自组装的研究中发挥了不可替代的作用. 在表面组装中, 主客体分子之间有多种不同 的复合模式, 最常见的是客体分子填充于由主体分子构成的含有空腔的二维骨架结构, 空 腔的大小和对称性由主体分子的结构调节, 客体分子通过尺寸匹配等效应填充; 客体分子 能够沿着主体分子形成的单层结构外延生长, 在主体分子层上面形成第二层客体结构; 此 外, 主体分子形成的组装结构能够根据客体分子的尺寸和形状做出相应的改变来适应不同 的客体分子, 进一步丰富了主客体复合结构的内涵. 本文以主客体分子之间的复合方式为 主线介绍固体表面构筑主客体复合纳米结构的最新进展.     

叔丁基及硝基不对称取代酞菁的电子结构及其非线性光学性

利用AMI量子化学方法研究了叔丁基及硝基不对称取代酞菁的电子结构及非线性光学特性,结果表明双取代酞菁的二阶非线性光学系数β大于单取代物的,拉电子取代物的β大于推电子取代物的,其中硝基连在中心有H的一端的单取代物具有较大的β值。值得注意的是,取代酞菁都具有很大的二阶非线性光学系数,数量级已达到10~（-28）（一般的为10~（-32）,其中β值最大的叔丁基硝基取代酞菁β值为-9.69×10~（-28）esu。     

二(磺酸钾基)二(邻苯二甲酰亚胺甲基)酞菁锌的组成及异构体分布

采用邻苯二甲腈及其衍生物为原料, 以混合缩合法分别合成出磺基取代酞菁锌和磺基-邻苯二甲酰亚胺甲基取代酞菁锌. 采用磷酸-三乙胺和N, N ′-二甲基甲酰胺(DMF)做为流动相, 以梯度洗脱的反相色谱法对合成产物进行分析. 产物的色谱曲线按照取代基数目的不同可被区分为5组成分, 各组中包含化学组成相同的异构体. 在对二磺基取代酞菁锌顺反异构体的研究基础上, 进一步指认了两亲性组分的二(磺酸钾基)二(邻苯二甲酰亚胺甲基)酞菁锌(缩写为ZnPcS₂P₂, S和P分别代表磺酸钾基和邻苯二甲酰亚胺甲基)的色谱峰所对应的异构体结构. 结果表明, 高效液相色谱法可做为上述酞菁异构体质量控制和含量分析的有效方法.     

利用氢键构筑超分子纳米结构

合成了一个核中心含有6个氮的diquinoxalino(2,3-2′,3′-a,c)- phenazine(DQP)分子, 并在大气条件下用扫描隧道显微镜(STM)研究了它在高定向裂解石墨(HOPG)表面的吸附和组装行为. 利用1,14-十四二酸作为桥成功构筑了二维有序的超分子纳米结构. 结果表明, 利用分子与分子之间的氢键可以来构筑与调控超分子纳米结构.     

笼状化合物——瓜环与六次甲基四胺自组装结构的NMR研究

利用¹H NMR技术, 对各类瓜环与六次甲基四胺相互作用形成的自组装实体的结构进行了研究. 结果显示, 六次甲基四胺可与五元瓜环发生端口相互作用形成自组装分子胶囊壳以及一维超分子结构; 与七元瓜环发生笼体相互作用可形成自组装的主客体包结物, 六次甲基四胺盐酸盐与七元瓜环不仅发生笼体相互作用, 同时还存在端口相互作用而形成自组装的分子胶囊. 实验结果还表明, 虽然具有相似的端口及内腔结构, 十甲基取代的五元瓜环与六次甲基四胺没有明显作用; 六次甲基四胺与六元瓜环以及八元瓜环也没有明显作用.     

半氢化石墨烯片层具有铁磁性

理论和实验研究发现,石墨烯全氢化(石墨烷)可发生金属相向半导体相转变.北京大学工学院先进材料与纳米技术系孙强研究小组与合作者应用密度泛函理论,研究发现当石墨烷片层中半数氢被去除,得到的半氢化石墨烯     

铁酞菁-石墨-钾体系催化合成氨的研究

近来,我们对铁酞菁-石墨-钾体系催化合成氨作了初步研究,现简介如下。一、催化剂的制备用2克石墨粉与190毫克铁酞菁均匀混合,在5×10~(-5)毫米汞柱的高真空中加热,在550℃下把铁酞菁真空蒸发在石墨粉上。然     

5, 6, 7顶点双取代碳硼烷桥连分子的结构和二阶NLO性质

采用密度泛函理论(DFT) B3LYP/6-31G*方法对5,6,7顶点双取代碳硼烷桥连分子几何构型进行优化, 进一步结合有限场(FF)方法, 计算其二阶NLO系数. 结果表明: 5,6,7顶点双取代碳硼烷桥连分子受推拉电子基的影响, 构型发生一定的变化, 碳硼烷中两个C原子间的距离变长. 碳硼烷中两个C原子取代的位置不同, 影响了分子的稳定性和极化率. 取代基与碳硼烷成键数较低的C原子相连的异构体, 稳定性较好且具有大的极化率. 5,6,7顶点双取代碳硼烷桥连分子形成一维结构, 有利于分子内电荷转移, 同时电荷转移过程中偶极矩变化较大, 对应体系的二阶NLO系数较大.     

表面修饰聚合物自组装多层的金纳米棒的表面增强荧光

在金纳米棒表面自组装由阴离子聚合物和阳离子聚合物通过静电作用形成的聚合物多层结构,并研究了该金纳米棒的表面增强荧光效应.未经聚合物修饰的金纳米棒猝灭荧光素的荧光,最高猝灭率为91.5%.经聚合物自组装多层结构修饰后,金纳米棒增强荧光素的荧光.3层聚合物修饰的金纳米棒的荧光增强因子可达102级.     

DNA与非离子表面活性剂复配体系水溶液聚集行为

自组装构建DNA的纳米复合物以提高其基因治疗效果,是目前化学、生物和医药学交叉领域的一个研究热点.本文研究了非离子表面活性剂十二烷基聚四氧乙烯醚(C_(12)EO_4)与DNA之间弱相互作用构筑的复配体系溶液聚集体,探讨了复配溶液聚集体的组装结构、相结构转变与性能.通过温度改变控制DNA与C_(12)EO_4相互作用过程,确定了复配体系溶液聚集体结构的可控转变,建立了一种可控的组装方法.研究结果对DNA与表面活性剂复配溶液聚集体的性质与结构的组装规律具有重要意义.     

以柔性链共价连接的卟啉-酞菁二元分子三阶光学非线性及激发态弛豫过程的研究

卟啉、酞菁和它们的衍生物具有离域的大π键,易于分子组装,并对化学和热有较好的稳定性等优点,以及有可能在光存储和光学器件等方面得到应用.因此,有关它们光学非线性方面的研究比较多.然而,以共价连接的卟啉-酞菁二元分子的三阶光学非线性,尤其是它们的三阶光学非线性极化系数X~(3)值同连接卟啉、酞菁分子链长的关系报道甚少.另外,对卟啉-酞菁二元分子激发态弛豫过程的研究,有助于我们对光合作用中“特殊对”性质的了解,以     

纳晶敏化太阳能电池中铂修饰对电极的一种新制法

采用铂胶体制备、L-B膜及自组装技术的结合, 在导电玻璃上制备出铂修饰电极. 电极的载铂量低, 对碘的还原反应催化活性高, 其催化性能高于纳晶敏化太阳能电池中常用的铂对电极. 这种高的催化性能归因于该电极表面均匀分布的纳米铂颗粒结构.     

β-淀粉样蛋白在石墨表面吸附及凝聚结构的STM和AFM研究

利用扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）直接研究了β-淀粉样蛋白（Aβ42）在石墨（模拟生物膜中的疏水表面）表面的吸附以及凝聚体的精细结构。研究发现Aβ42易吸附在石墨台阶等缺陷处，首先形成初纤维（中间体），再形成纤维，纤维之间可以交织在一起形成螺旋状结构。这些结果为研究β－淀粉样蛋白的凝聚过程提供了重要线索。