离子液体中构建溶致液晶

随着人们对于离子液体参与自组装行为的重视,表面活性剂在其中构建溶致液晶的研究日益深入.选择离子液体作为组装介质,可将其优良特性引入到溶致液晶中,从而达到改善体系性质、扩展其应用范围的目的.本文总结了阳离子季铵盐类表面活性剂(常规单链、双链及Gemini型)、非离子表面活性剂(烷基聚氧乙醚类及植物甾醇类)及Pluronic双亲嵌段共聚物等在离子液体中自组装构建溶致液晶行为的研究进展,用可以反映溶剂内聚能密度的Gordon参数,对不同离子液体中形成溶致液晶的差异进行了分析,并对该领域的发展趋势进行了展望.     

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.     

两种并三噻吩二羧酸的微区结构及其性能研究

利用溶剂引导的无序-有序相转变的方法制备了二噻吩并[3,2-b:2',3'-d]噻吩-2,5-二羧酸(A)和二噻吩并[2,3-b:3',2'-d]噻吩-2,5-二羧酸(B)的自组织薄膜. 利用原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)研究了两种化合物分子在基底上的排列方式, 发现化合物A分子在云母基底上以一定角度取向排列, 而化合物B单分子层在云母基底上以“平卧”式排列. 结合紫外可见(ultra violet-visible, UV-Vis)吸收光谱、荧光光谱和导电原子力显微镜(conductive atomic force microscopy, C-AFM)对化合物A和化合物B薄膜的光学性质以及微区电子传输行为进行了研究. 结果表明, 形成J-聚集体的化合物A与化合物B相比, 其吸收峰值和发光峰位都发生较大红移, 并且化合物A比化合物B的微区电导大三个数量级以     

N-杂环亚丙二烯基钯(Ⅱ)离子化合物在非极性溶剂中的自组装行为和磷光性质

相较于报道较多的磷光Pt(Ⅱ)化合物,同样具有d~8电子构型平面四边形配位的Pd(Ⅱ)化合物在室温溶液中的磷光报道较少.尤其因为其较低的d-d轨道能级,使得金属Pd(Ⅱ)参与的磷光发光机制研究非常少见.而利用亲金属Pd(Ⅱ)···Pd(Ⅱ)弱作用力构建自组装聚集体是实现室温溶液中Pd(Ⅱ)化合物磷光发射的一个有效渠道.本文通过使用N-杂环亚丙二烯基前体2-乙炔基-1,3-二甲基-咪唑六氟磷酸盐(1·PF_6)与含有烷基长链取代的钳形C^N^N-Pd(Ⅱ)Cl(HC^N^N=6-苯基-4-(3,4,5-三(十二烷氧基)苯基)-2,2′-联吡啶)化合物2,在氧化银存在下利用转金属反应合成了阳离子型亚丙二烯基Pd(Ⅱ)化合物3·PF_6,并通过核磁、高分辨质谱、红外等表征化合物的组成与结构.化合物3·PF_6溶解于二氯甲烷稀溶液中呈现出微弱的光致发光现象(量子产率1%,寿命为17 ns).而使用二氯甲烷/环己烷的混合溶剂体系,随着溶剂极性降低,紫外-可见吸收光谱中低能量特征峰的出现以及~1H NMR峰宽化等现象预示着化合物3·PF_6逐渐聚集,并伴随着不断增强且红移的光致发光,在纯环己烷溶液中可以实现最大发射在612 nm且量子产率达到35.4%的光致发光.利用变温紫外-可见吸收光谱考察504 nm处的低能量特征吸收峰强度随温度的变化及数据拟合,表明化合物3·PF_6在非极性溶剂(如甲基环己烷、十氢萘)中的自组装行为符合成核-生长模型特征.     

苄基紫精混合卤代铅盐的合成、结构及电学性质

通过苯甲醇与4,4′-联吡啶,PbCl2,I2在乙腈和水的混合溶液中的溶剂热反应,得到新颖的具有碘离子和氯离子混合的苄基紫精卤代铅盐[(BV)2(Pb5I8Cl6)]n(1)(BV2+=苄基紫精或N,N′-二苄基-4,4′-联吡啶鎓).化合物1的阴离子结构可视为通过共享PbI3Cl3,PbI5Cl或PbI6八面体的边缘形成的一维[Pb4n-5I8Cl6]n链状结构,而BV2+二价阳离子可能是由苯甲醇中的C–O键断裂后与4,4′-联吡啶苄基化原位形成的.在293~443 K的温度范围,化合物1的单晶电导率从1.54×10-6增加至2.11×10-5 S m-1,表明化合物1具有典型的半导体行为.     

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.     

纳米二氧化硅增强液晶复合凝胶

柔软的微环境是赋予液晶分子对外场快速响应的基本要求之一,但纯液晶材料却无任何力学强度,限制了其进一步应用.本文将粒径为150 nm的二氧化硅引入由向列相液晶4-正戊基-4′-氰基联苯(5CB)和凝胶因子亚苄基山梨醇(DBS)组成的液晶物理凝胶中,通过纳米Si O2与DBS的协同效应来凝胶液晶,大幅度提高了所形成的复合凝胶网络的储能模量.采用差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、流变仪和液晶显示参数测试仪等手段研究了液晶复合凝胶的相转变行为、形貌结构、流变和电光特性.结果表明,固定DBS含量为2.0%(质量分数,下同)时,与未加纳米粒子的液晶凝胶相比,随着纳米Si O2含量的增加,复合凝胶网络由纤维织构转变为类似球晶织构,其储能模量G′呈先增后减的趋势,当Si O2含量为2.0%时达到最大值1.5×10~5Pa,其阈值电压和关闭时间最大增幅不超过1和2倍.当二氧化硅添加量仅为0.5%时,复合凝胶的G′即可达10~5 Pa,提高了1个数量级,其阈值电压和关闭时间也分别只增加了46%和63%.此研究为进一步拓展此类材料在自支撑电光器件等领域的应用提供了新思路.     

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.     

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.     

基于谷氨酸树枝状两亲分子的超分子水凝胶的收缩及其功能化应用

超分子凝胶是基于低分子量凝胶剂分子在溶剂中通过分子间非共价相互作用自组装形成的具有网络骨架结构的半固态、半液态的软物质材料,其易于制备、组装结构多样并具有多重刺激响应性,有望在智能材料等领域得到应用.刺激响应性包括一些物理或化学刺激,如温度、pH、离子强度、磁场、电场、光照、氧化还原、化学及生物物质等,凝胶材料可以在这些刺激下发生诸如凝胶的形态(溶胶-凝胶)、体积(收缩-膨胀)和形状(形状记忆)等的可逆变化.其中,可以发生宏观上的体积相转变的刺激响应性水凝胶尤为引人注目,在药物释放、生物感应、可控微流阀门以及组织修复愈合等方面具有广阔的应用前景.本文介绍了一种基于谷氨酸树枝状两亲分子的具有体积收缩功能的超分子水凝胶,阐述了该凝胶体系对金属离子、pH、温度和光等刺激信号的响应及其可逆收缩-膨胀机理,并介绍了利用超分子凝胶的收缩特性在混合染料分离、可视化手性识别与检测、手性光学开关和药物释放等领域的应用.     

有机电致发光化合物及其金属配合物的合成及发光性质

合成了2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-3,3-二甲基二氢吲哚(1), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-苯并噁唑(2), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-苯并噻唑(3), 4,4′-(1,4-苯基二乙烯基)双-喹啉(4), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-喹啉(5), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-1,3,3-三甲基二氢吲哚盐酸盐(6), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-1-氢-3,3-二甲基二氢吲哚盐酸盐(7), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-8-乙酰氧基喹啉(8), 2,2′-(1,4-苯基二乙烯基)双-8-羟基喹啉(9)及9的铝配合物(10)和锌配合物(11). 测定了化合物6的晶体结构. 研究了合成化合物的电致发光性质. 化合物1的最大发光波长为575 nm, 阳离子型发光化合物最大发光波长红移至607 nm (6)和611 nm (7). 化合物9的最大发光波长为567 nm, 桥联多核金属配合物最大发光波长红移至605 nm (10)和610 nm (11). 研究结果表明: 通过改变分子结构, 改变分子上的电子分布, 从而改变其发光性质, 使发光波长发生较大位移. 热分析显示金属配合物10和11比有机化合物分子具有更高的热稳定性, 作为电致发光材料, 其可使用温度范围更大.     

单[6-氧-6-(4-羧基苯)]-β-环糊精在溶液和固态中的分子自组装行为

通过单-[6-氧-(对甲苯磺酰基)]-β -环糊精和4-羟基-苯甲酸甲酯反应合成了一种新的修饰环糊精, 单(6-氧-6-(4-羧基苯)(-β-环糊精(1), 利用X射线衍射分析、二维核磁光谱以及量热滴定等方法研究了其在溶液和固态中的分子自组装行为. 结果表明在固态中连接于环糊精主面的苯甲酸基顺次从次面插入到另一个环糊精的空腔, 形成了螺旋柱状超分子, 并且在溶液中也显示了相似的自组装行为. 热力学上, 修饰环糊精形成聚合超分子主要是由熵驱动的.     

金属锰(Ⅱ)配合物的合成及高选择性检测硝基化合物的性质

在室温扩散或溶剂热条件下,Mn(OAc)_2·4H_2O和N,N′-二氧化-4,4′-联吡啶(BPNO)分别与1,4-萘二酸(1,4-H2NDC)或5-氨基间苯二甲酸(NH_2-H_2BDC)反应,分离得到3个配位聚合物[Mn_2(1,4-NDC)_2(BPNO)_2(H_2O)_6·(BPNO)_3]_n(1),[Mn_2(BPNO)(1,4-NDC)_2·MeOH]_n(2)和[Mn_2(NH_2-BDC)_2(BPNO)(DMF)_2]_n(3).对这些化合物进行了红外、元素分析、热重、粉末X线衍射、单晶X射线衍射等表征.其中,化合物3在乙腈溶液中有着较好的稳定性和良好的荧光性质,可用来检测硝基类芳香化合物,它对检测2,4-DNP有着很高的选择性,并可循环使用.     

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.     

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.     

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.     

磷酸根修饰的二维DNA晶体的研究

利用可编程的刚性DNA分子瓦(DNA tile)中的双交叉(double-crossover, DX)分子的自组装形成二维DNA晶体, 可将分散的具有光、电、磁性质的分子和纳米粒子单元按照Watson-Crick的碱基配对原则精确自组装, 构成分子(纳米)线路和器件. 报道了用磷酸根修饰一条DNA链的5'端脱氧胞嘧啶核苷酸后, 将此DNA链与其他的21条DNA链在一定条件下自组装, 成功合成了具有特定几何构型的二维磷酸化DNA晶体, 并探讨了二维DNA晶体生长的条件和可能的机理.     

单[6-氧-6-(4-羧基苯)]-β-环糊精在溶液和固态中的分子自组装行为

通过单-[6-氧-(对甲苯磺酰基)]-β-环糊精和4-羟基-苯甲酸甲酯反应合成了一种新的修饰环糊精, 单[6-氧-6-(4-羧基苯)]-β -环糊精(1), 利用X射线衍射分析、二维核磁光谱以及量热滴定等方法研究了其在溶液和固态中的分子自组装行为. 结果表明在固态中连接于环糊精主面的苯甲酸基顺次从次面插入到另一个环糊精的空腔, 形成了螺旋柱状超分子, 并且在溶液中也显示了相似的自组装行为. 热力学上, 修饰环糊精形成聚合超分子主要是由熵驱动的.     

含胸腺嘧啶衍生物作为接枝悬挂基的聚氨酯及其前驱亚胺基聚氨酯的合成

最近,我们用~(13)C-核磁共振技术证实了含核酸碱基衍生物的,具有二级酰胺结构的二元醇化合物及其O,O′-双乙酰氧基衍生物,如N-(β,β′-二羟乙基)-2-(尿嘧啶基-1)丙酰胺(HEUPA),N-(β,β′-二羟乙基)-2-(胸腺嘧啶基-1)丙酰胺(HETPA)及其O,O′-双乙酰氧基衍生物,N-(β,β′-双乙酰氧乙基)-2-(尿嘧啶基-1)丙酰胺(AcOHEUPA)及N-(β,β′-双乙酰氧乙基-2-(胸腺嘧啶基-1)丙酰胺(AcOHETPA),由于酰胺基的C-N键的部分双     

硫酚自组装单分子层修饰金电极的电化学特异性及其应用

近年来,采用“LB”膜和分子自组装技术在电极表面形成的高度有序的单分子层化学修饰电极,由于能在电极表面建立特定的化学微结构而引起人们的关注.用饱和烷烃巯基化合物通过Au-S键在电极表面形成稳定、高度有序的自组装单分子层已有不少报道.本文研究了不饱和巯基化合物硫酚(TP)在金电极表面自组装形成的单分子层修饰电极(Au/TP)的电化学特性;循环伏安和交流阻抗的研究表明Au/TP表现出和阵列微电极相似的电化学特性;探讨了Au/TP电极在复杂电极反应机理的研究及快速电极反应速率常数的测定等方面的应用.