分子自组装技术及表征方法

自组装单分子膜的研究是近年来倍受关注的研究领域。随着膜的应用领域的拓展,对膜的组装技术和表征方法不断提出新的要求。综述了现阶段分子自组装膜的主要制备方法和基底表面的处理方法;着重从电化学、谱学、显微学等方面综述了近几年来自组装单分子膜的表征方法研究进展,并对其发展前景作了展望。     

自组装单分子膜的缺陷及修饰研究现状

综述了自组装单分子膜的结构及组装方法，缺陷产生的机理、表征方法，以及对自组装单分子膜缺陷的修饰方法．自组装单分子膜可分为单层膜和多层膜．单层膜主要指以共价键和离子键为驱动力形成的，多层膜的组装方法主要是分子沉积(MD)技术和基于化学吸附的自组装单分子膜技术．自组装膜的缺陷对其具有的特殊性能有影响，分子的倒伏造成了膜的缺陷，其影响因素很多，其中基片表面的化学组成与化学性质和成膜分子自身性质起决定作用；优化成膜反应条件，可有效地控制膜的增长．     

自组装OTS分子膜的成膜过程与形貌特征

采用自组装技术制备了三氯十八硅烷分子膜，并通过原子力显微镜对自组装三氯十八硅烷分子膜的形貌进行了表征和分析结果表明，自组装三氯十八硅烷分子膜的形貌是成膜时间的函数，随着成膜时间的增加，分子膜的形貌趋于稳定，同时分子膜的形貌还与成膜溶液的组成相关。     

系列巯基苯基卟啉的合成与表征

具有平面共轭结构的卟啉类化合物,是一类自然界广泛存在重要的生物分子.由于其独特的光、电、催化和生物化学性质,卟啉类化合物分子自组装得到的纳米超分子体系,是最具有应用潜能的功能纳米器件分子体系.因此我们合成了系列巯基卟啉化合物,并通过紫外,红外和核磁共振对其结构进行了表征,这种化合物有望应用于巯基卟啉自组装膜的制备并作为研究界面电子转移机理的模型.     

2-巯基苯并噻唑衍生物自组装分子膜对45#钢的缓蚀性能

合成了2-辛巯基苯并噻唑化合物,运用IR、MS和元素分析等方法对其结构进行了表征。通过自组装技术在钢片表面制备有机分子膜;采用静态失重法和电化学测试技术研究了自组装膜在1mol/LHCl中对钢片的缓蚀性能。结果表明,2-巯基苯并噻唑衍生物缓蚀剂自组装膜对钢片有良好的缓蚀能力。     

硅烷自组装膜对碳钢表面的改性及缓蚀性能研究

采用分子自组装技术在碳钢表面制备了3-巯基丙基三甲氧基硅烷自组装膜(MPTS-SAM).通过原子力显微镜(AFM)观察了碳钢表面成膜过程,并对其表面粗糙度进行了分析;利用动电位极化曲线研究了该自组装膜对碳钢的缓蚀性能.结果显示:该自组装膜对碳钢具有良好的缓蚀性能,且经MPTS自组装分子膜改性处理的碳钢表面较平滑,粗糙度明显降低;硅烷分子的水解程度对自组装有一定影响,且随着组装时间的延长,自组装膜更完整,对碳钢的缓蚀效率更高.     

胆固醇酰胺衍生物Langmuir复合膜自组装与纳米结构研究

胆固醇作为一种有机小分子结构单元,广泛应用于两亲分子自组装领域。本研究主要利用了两种胆固醇酰胺衍生物(CH-1、CH-2)分子,以纯水为亚相通过气液界面组装成功制备了Langmuir膜,由表面压力-分子面积等温线表征界面铺展行为,采用原子力显微镜(AFM)对单层Langmuir膜的形貌进行了表征,进一步通过紫外光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)研究CH-1及CH-2分子制备的多层Langmuir膜界面光谱表征及界面组装过程。实验结果表明,CH-1、CH-2分子在纯水亚相表面形成稳定的Langmuir膜,同时由于CH-2分子在CH-1分子的基础上发生取代效应,从而使两种分子产生不同的组装行为。因此,本研究工作为胆固醇衍生物界面自组装及其纳米结构的相关研究提供了新的思路。     

γ-巯基丙基三甲氧基硅烷自组装膜的制备及其防腐蚀性能

采用自组装的方法在铜片表面制备了γ-巯基丙基三甲氧基硅烷的单分子膜,并利用金相显微镜及粗糙度测定仪观察自组装分子膜的表面形貌,利用电化学工作站评价了自组装分子膜对铜片的缓蚀性能。结果表明：自组装分子膜对铜片具有一定的修饰作用,修饰效果与时间呈正相关;γ-巯基丙基三甲氧基硅烷自组装膜对铜片具有一定的缓蚀性能,其缓蚀性能与...     

巯基丙酸自组装单分子膜电化学交流阻抗表征方法的研究

自组装技术(SA)提供了在分子水平上构造化学界面的简便手段,在生物传感器、润滑、金属防腐、催化、刻蚀、分子器件、非线形光学等诸多领域具有广泛的应用前景,已成为近20年来界面化学与材料化学领域研究的热点.自组装单分子膜(SAMs)的表征是SA研究的重要内容,电化学交流阻抗技术(EIS)是表征SAMs的有效手段.但是,关于在水溶液中制备羧基硫醇SAMs以及EIS测试条件的系统研究鲜有报道.以KCl为支持电解质,以[Fe(CN)6]3-/4为探针离子,在优化实验条件下,对磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH 7.0)中制备的巯基丙酸SAMs修饰金电极(MPA SAMs/Au)进行了EIS表征,探讨了溶剂以及浸泡时间对MPA SAMs的影响,研究结果对SAMs的制备与应用具有一定参考价值.     

自组装模板法制备相分离结构二元混合自组装膜

利用分子自组装热力学及动力学特性,通过控制第一种分子的组装饱和度,以及中间有序化处理过程,得到混合自组装模板,成功的组装出具有相分离结构的五碳硫醇和巯基苯胺二元分子混合自组装膜.这种混合自组装方法对二元相分离结构的混合自组装分子膜具有一定的普适性.同时发现,在两步法混合自组装膜中,随着第一种分子的沉积时间增长,第二种分子的组装面积减小.另外对第一种分子膜进行有序化处理以及不同的处理温度对二元混合自组装膜的质量和结构有着较大的影响.     

多巴胺在2-氨基-5-巯基-[1,3,4]三氮唑自组装膜电极上的电化学行为研究

利用新合成的巯基试剂2-氨基-5-巯基-[1，3,4]三氮唑在金电极表面进行了首次自组装，用电化学法和扫描电子显微镜对自组装膜电极进行了表征．研究了多巴胺在该自组装膜电极上的电化学行为，发现该自组装膜能有效促进多巴胺在电极与溶液之间的电子传递，表现为-二电子传递的准可逆行为，电极反应速率常数为0．1049cm／s．该自组装膜电极用于多巴胺注射液含量的测定，结果满意．     

自组装膜的研究应用新进展

对最近几年界面科学、分子工程学等化学领域中研究最多的自组装膜体系进行了总结。并分别对其结构、性能、应用等方面的新进展作了较全面的概述。对深入研究自组装膜体系具有一定的借鉴意义。     

Tribological properties of OTS self-assembled monolayers

Octadecyltrichlorosilane (OTS) self-assembled monolayers (SAMs) were prepared on the substrates of silicon and glass. The tribological properties were tested with a self-made point-contact pure sliding micro tribometer. The effect of humidity on the tribological properties of both OTS SAMs and the naked substrates were studied. When the substrate is covered by OTS monolayer, the friction coefficient is reduced from 0.5 to 0.1 and the stick-slip phenomenon is weakened. OTS monolayer can keep its friction coefficient steady in a wide range of humidity, because it is highly hy-drophobic and thus not sensitive to humidity. In addition, the OTS monolayer has a considerable anti-wear ability.     

热镀锌板上γ-APT硅烷自组装膜的制备及相容性

采用交流阻抗谱和接触角的方法研究了γ-APT硅烷的单分子自组装膜在热镀锌钢板表面的成膜过程,以及γ-APT硅烷自组装膜和γ-GPT硅烷的相容性.实验成功制备硅烷单分子自组装膜.组装开始时硅烷分子水解生成硅醇键的一端快速吸附在锌的表面并形成了Si—O—Zn键,硅烷分子之间的硅醇键随即脱水形成Si—O—Si键,从而自组装成为有序、规律排布的单分子自组装膜,组装10 h后膜的完整性最好,随后形成连续性较差的混杂膜.经过10 h组装后的γ-APT硅烷自组装膜与γ-GPT硅烷具有良好的相容性.     

Functionalizing hydrogen-bonded surface networks with self-assembled monolayers

One of the central challenges in nanotechnology is the development of flexible and efficient methods for creating ordered structures with nanometre precision over an extended length scale. Supramolecular self-assembly on surfaces offers attractive features in this regard: it is a 'bottom-up' approach and thus allows the simple and rapid creation of surface assemblies, which are readily tuned through the choice of molecular building blocks used and stabilized by hydrogen bonding, van der Waals interactions, pi-pi bonding or metal coordination between the blocks. Assemblies in the form of two-dimensional open networks are of particular interest for possible applications because well-defined pores can be used for the precise localization and confinement of guest entities such as molecules or clusters, which can add functionality to the supramolecular network. Another widely used method for producing surface structures involves self-assembled monolayers (SAMs), which have introduced unprecedented flexibility in our ability to tailor interfaces and generate patterned surfaces. But SAMs are part of a top-down technology that is limited in terms of the spatial resolution that can be achieved. We therefore rationalized that a particularly powerful fabrication platform might be realized by combining non-covalent self-assembly of porous networks and SAMs, with the former providing nanometre-scale precision and the latter allowing versatile functionalization. Here we show that the two strategies can indeed be combined to create integrated network-SAM hybrid systems that are sufficiently robust for further processing. We show that the supramolecular network and the SAM can both be deposited from solution, which should enable the widespread and flexible use of this combined fabrication method.     

铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜的摩擦学特性

为研究铝金属薄膜上三氯十八硅烷(OTS)自组装分子膜的摩擦学特性,采用自组装的方法在铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜,分析了纳米尺度和毫牛尺度下载荷、滑动速度以及紫外照射对薄膜摩擦学特性的影响.结果表明:制备的OTS自组装分子膜具有疏水特性和良好的润滑性能.紫外照射5 min后,自组装分子膜摩擦力降低;紫外照射15 min时,自组装分子膜的网状结构受到破坏,减弱了润滑效果.在纳米尺度和毫牛尺度下,摩擦力随载荷和滑动速度的增大而增大;铝金属薄膜摩擦系数降低时,自组装分子膜磨损显著降低,摩擦副的耐久性略有提高.     

STM and XPS study on the self-assembled films of Schiff base on copper surface

SAMs (self-assembled monolayers) of Schiff base were prepared on the copper surface, and characterized by the modern technique of surface analysis. The results demonstrated that the well-ordered and densely packed SAMs of N-2-hydroxyphenyl-(3-methoxy-salicylidenimine), designated as V-bso, were formed on the Cu(111) surface. And two benzene rings in the V-bso molecule were not flat on the copper surface, but tilted at a certain angle. The development of this new system of self-assembly would be of significance to the application of the SAMs in the field of metal corrosion and protection.     

碳钢表面自组装有机无机杂化薄膜的研究

在碳钢表面制备一层薄而致密的磷化膜,然后采用逐层自组装方法在碳钢表面交替生成了硅酸钠无机膜和硅氧烷有机膜。研究其组装过程并对自组装膜的防腐蚀性能进行了表征。结果表明,磷化处理能提高自组装膜在碳钢表面的稳定性,有机无机杂化薄膜对碳钢有良好的保护作用。