自组装单层膜的研究

自组装膜(self-assembled monolayers,SAMs)是通过有机分子反应活性头基与固体界面之间自发反应形成的稳定、有序、紧密堆积的超薄膜结构.近年来,通过界面自组装在固体表面形成超薄层有机材料的研究受到人们的广泛关注,在非线形化学、分子生物学、材料科学、分子器件、生物传感器等领域具有广泛的应用前景.对自组装单层膜的制备、特点、类型、机理和应用等方面进行了探讨.     

Au/席夫碱自组装单层膜的电化学行为

用交流阻抗技术对Au／席夫碱自组装单层膜的电化学行为进行研究的结果表明，酸性较强时，席夫碱单分子膜的膜电容随酸性的增强而增大；实验还表明，Au／席夫碱自组装单层膜可与Cu^2 发生作用，其速度随Cu^2 浓度的变化而不同，为深入研究膜的结构、席夫碱络合物的生物活性等打下了必要的基础。     

C_(60)自组装单层与多层膜的制备及其光致发光

利用Ｃ６０ 与乙二胺改性的玻璃表面进行加成反应,得到一种新的Ｃ６０ 自组装单层膜,在Ｃ６０ 自组装单层膜的基础上,将Ｃ６０ 与乙二胺反应制备了自组装双层和多层膜,并对其光致发光性质进行了研究．Ｘ 射线光电子能谱（ＸＰＳ） ,激光解吸电离飞行时间质谱（ＬＤＩＴＯＦＭＳ） 的测试结果表明,在乙二胺改性的玻璃表面上存在以化学键键合的Ｃ６０自组装单层和多层膜,并且随着膜的层数增加,Ｃ６０ 与乙二胺的键合由一维线形结构向三维网状结构转变,光致发光研究表明,Ｃ６０ 自组装膜存在与Ｃ６０ 不同的光致发光峰,且发光峰强度和位置随Ｃ６０ 自组装膜层数的不同而变化．     

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。     

自组装单分子膜表征技术的研究

对自组装单分子膜技术的研究是具有广泛的实用价值与应用价值的,随着自组装技术的深入发展其应用领域也更加广泛,同时其大量的表征方法也日益更新.本文主要从以下几方面对自组装膜的表征手段作出了对比分析,例如:光、电化学分析方法、光谱学测试方法、微观显微学测试法等及自组装分子膜的相关辅助手段,例如:粗糙度检测法、金像显微观测法、...     

采用溶剂抽提法制备3-巯丙基三甲氧基硅烷自组装单层膜

为提高硅烷自组装单层膜的质量,提出溶剂抽提制备的工艺.玻片在5×10-3 mol/L的巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)苯溶液浸泡反应,依次用苯、丙酮、双蒸水回流抽提,得到MPTS的自组装膜.使用接触角、俄歇电子能谱及x射线光电子能谱等方法进行表征.研究结果表明:在惰性气体保护下,连续使用非极性溶剂和极性溶剂抽提,有效清除玻璃表面硅烷的物理吸附层,有效防止巯基硅烷的氧化,获得膜厚度为0.8咖、均匀的MPTS自组装单层膜.该工艺为制备稳定的硅烷自组装单层膜提供一种新方法.     

用电化学方法测定金电极上自组装单分子膜的电位稳定性

用电化学方法研究了在金电极上十二烷基硫醇自组装单分子膜（ＳＡＭ）在乙腈、乙醇及丙酮中的电位稳定性。在０．０Ｖｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ（饱和ＫＣｌ）,十二烷基硫醇自组装单分子膜有最大的稳定性,在较负电位（如２．０Ｖ）和较正电位（如＋０．６Ｖ）电解时,在不同溶剂中的ＳＡＭｓ的表面覆盖率则表现出不同程度的损失,但在三种溶剂中,最大稳定性的电位窗口是相似的。     

N-烷基-2-巯基乙酰胺自组装膜阻隔溶液离子跨膜输运能力

采用自组装手段，将3种不同链长的N-烷基-2-巯基乙酰胺分子(HSCH2CONH(CH2)nCH3，n＝6，11，17)组装于多晶金(Au)表面，形成自组装单分子膜(SAMs)．接触角测量值表明，SAMs具有与长链硫醇形成的自组装单分子膜相近的润湿性和致密性．循环伏安和阻抗测量表明，SAMs的缺陷随分子链长的增加而降低，界面电荷传输阻力亦随分子链长的增加而增加，界面氧化还原反应随着链长的增加逐渐转化为完全的动力学控制过程．SAMs有效阻隔了溶液离子、电子等的跨膜输运．     

分子有序膜及其摩擦学行为研究进展

介绍了LB膜、自组装单分子膜(SAMs)、分子沉积(MD)膜等分子有序膜的基本概念和薄膜结构、厚度、性质以及微摩擦学行为的表征技术,并指出LB膜层问是物理吸附,热力学稳定性差;SAMs以化学键为驱动力,重现性较差;而分子沉积膜具有成膜不受基底形状和大小限制等优点,决定了它在微电子器件润滑方面具有更大的应用前景．在分子有序膜的摩擦学研究方面,着重介绍了分子有序膜本身结构(如物质种类、组成、分子链长、末端基团等)和外部条件(如法向载荷、扫描速率、相对湿度等)对摩擦学行为的影响．最后,提出了本领域需要关注的一些问题。     

The Potential-dependent Stability of Self-assembled Monolayers on Gold Electrodes Investigated by Electrochemical Method

用电化学方法研究了在金电极上十二烷基硫醇自组装单分子膜（ＳＡＭ）在乙腈、乙醇及丙酮中的电位稳定性．在０．０Ｖｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ（饱和ＫＣｌ）,十二烷基硫醇自组装单分子膜有最大的稳定性,在较负电位（如－２．０Ｖ）和较正电位（如＋０．６Ｖ）电解时,在不同溶剂中的ＳＡＭｓ的表面覆盖率则表现出不同程度的损失,但在三种溶剂中,最大稳定性的电位窗口是相似的     

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.     

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.     

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。     

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.     

分子动力学模拟碳纳米管与蛋白质中功能基团的相互作用

采用分子动力学方法模拟了水溶液中单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,SWNTs)与由蛋白质中功能基团功能化的自组装单层膜(self-assem bled monolayers,SAMs)的相互作用.研究结果显示由于水分子的溶剂化效应,单壁碳纳米管(SWNTs)与带电荷的SAMs相互作用能量为零.SWNTs与不带电荷的SAMs可以相互吸附,而影响二者吸附的因素中范德华作用占主导地位.同时通过质心距离分析也证明了功能化基团的种类及电离状态对SAMs与SWNTs的相互作用存在影响,并验证了蛋白质原子和SWNTs的有效相互作用距离.     

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.     

自组装溶液酸度对L-半胱氨酸自组膜的结构与性能的影响

L-半胱氨酸（L-Cys）自组装单分子膜（SAM）已在化学传感器及生物传感器研究领域得到了广泛应用.但是,L-Cys SAM容易通过静电吸附或分子间氢键形成二聚体,而降低表面功能基团的活性,进而对生物传感器的性能产生不利影响.首先在不同pH条件下,将L-Cys自组装在金电极表面,用循环伏安法、交流阻抗法和偏振模式傅里叶变换红外反射吸收光谱法对L-Cys SAM进行表征.结果表明,在pH 3.0的醋酸盐缓冲溶液中于金表面上制备L-Cys SAM可以较为有效的抑制二聚体的形成,为蛋白质的固定化提供了理想的界面,为进一步制备免疫传感器、酶传感器等生物传感器提供了技术支持.     

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．