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。     

酞菁与1-溴代十六烷的自组装

用扫描隧道显微镜研究了酞菁与1-溴代十六烷的自组装行为.通过改变酞菁与1-溴代十六烷的物质的量比(1∶1,1∶2,1∶3,1∶3.5,1∶4,1∶5),获得了不同的组装结构.结果表明,二者物质的量比在1∶4~1∶3之间时,容易获得稳定均匀有序的自组装结构.用硝酸银的二甲亚砜溶液作指示剂,证明酞菁与1-溴代十六烷的相互作用是分子间作用,加热并不是获得有序自组装结构的必要条件,关键在于使样品的溶剂完全挥发.     

氟化并五苯分子光谱和激发态的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)计算了氟化并五苯分子.在几何结构优化的基础上,对其进行频率分析得到了分子的红外光谱和拉曼光谱,并对谱线中的各峰值做了具体指认,同时得到了分子的HOMO-LUMO能隙2.02 eV,表明其是有机半导体材料.利用含时密度泛函理论(TDDFT)对其激发态计算,得到最低10个跃迁允许的单激发态,并分析了光谱的波长范围.     

乙醇分子在Bi(111)表面上的吸附和自组装

利用低温扫描隧道显微镜研究乙醇分子在半金属Bi(111)表面的吸附和自组装.在低覆盖度下,乙醇分子主要以单体和二聚体的形式吸附在衬底表面.随着覆盖度的增加,形成少量的分子链和大量结构稳定的六聚体结构.高覆盖度下的乙醇自组装结构经310K退火2h后,得到大面积的乙醇自组装薄膜.乙醇自组装薄膜的晶格常数是:a=630pm,b=380pm,θ=89°,这与乙醇晶体的晶格常数不同.乙醇自组装薄膜的形成得益于分子间的较强的相互作用,这种作用力可以主导分子与衬底间的作用.     

量子尺寸效应诱导的选择性分子吸附和自组装结构

报道了在纳米铅岛上生长有机半导体分子红荧烯形成的二维自组装结构.在较低的覆盖度下,由于铅岛的量子尺寸效应,不同厚度的铅衬底对红荧烯分子的相互作用不同,红荧烯分子优先吸附在铅岛的偶数层,形成规则的自组装结构.随着红荧烯覆盖度的增加,当红荧烯盖满整个铅岛表面时,由于不同层数的铅对红荧烯的作用不同,红荧烯薄膜发生结构相变,形成了一种新的自组装结构.在这种结构中,观察到红荧烯薄膜的应力释放条纹.     

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(111)表面磺酸甜菜碱自组装单层膜的分子模拟

旨在探索磺酸甜菜碱型材料阻抗蛋白质吸附的微观机理,以更好地指导新型无生物污染材料的设计和开发.采用分子力学和分子动力学方法,对磺酸甜菜碱在Au(111)表面的分子自组装结构和性能进行研究.研究结果表明,磺酸甜菜碱在Au(111)表面可形成7×7的稳定结构,真空模拟中分子平均倾斜角为23,°水溶剂化模拟中则为25°,两性离子端基偶极方向趋于平行;水和磺酸甜菜碱的两性离子基团相互作用而吸附于表面上,形成一层牢固的水膜,从而有效地阻止蛋白质吸附到材料表面上.     

分子自组装技术及其在表面改性中的应用

介绍了分子自组装技术的基本概念、原理、特点以及合成方法,阐述了自组装技术在摩擦学和腐蚀学上的应用,总结了自组装技术的一些局限性,并对未来进行了展望。     

不对称1,3-二酮二氟化硼的自组装

以具有高摩尔吸光系数、高荧光量子产率和良好平面性的六元环等优点的1,3-二酮二氟化硼类化合物为研究对象,设计合成一种不对称的1,3-二酮二氟化硼化合物,并用紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱检测其在溶液中的变化,用原子力显微镜观察其形貌,测量其组装体的大小.实验结果表明,1,3-二酮二氟化硼在水比例增加的情况下发生了明显的组装行为,其组装体呈规则、有序的带状结构.     

用AFM对质粒DNA在云母表面的自组装研究

通过原子力显微镜(AFM)对在云母表面上自然挥干的不同质量浓度的质粒DNA分子进行扫描,原子力显微镜图像显示：当质量浓度为0．1μg／mL时,DNA分子呈现出线性结构,随着质量浓度加大至1μg／mL,DNA分子相互缠绕为网状结构,质量浓度为10μg/mL时,呈现出具有典型的聚合形态,当质量浓度进一步加大到100μg／mL,则呈现出明显的树状脉络结构．通过原子力显微镜对质粒DNA分子的形态表征,可以看出质粒DNA分子具有典型的自组装的特性．     

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。     

席夫碱在金电极表面的自组装成膜

首次利用自组装技术，将带有巯基的席夫碱成功地自组装到Au电极表面，并利用循环伏安和交流阻抗电化学技术，对自组装膜的性质进行了表征，结果显示用席夫碱可以形成较致密的膜，为深入研究席夫碱中的电子传输机理，席夫碱与金属离子的络合机理，席夫碱在生物体中的活性等问题，提供了必要的理论和实验依据。     

12烷基硫醇自组装膜膜电阻与过电位的关系

应用交流阻抗技术研究了12烷基硫醇自组装膜（SAM）修饰金电极在2mmol/L Fe(CN)6^3-/Fe(CN)6^4-溶液中的电化学行为。无“针孔”缺陷的SAM修饰电极对溶液中电对的电子转移具有良好的阻碍作用，在所测定的外加直流电位下，12烷基硫醇自组装膜修饰金电极在Fe(CN)6^3-/Fe(CN)6^4-溶液中的电化学交流阻抗谱均表现为半圆形式。指出了自组装膜修饰电极在Fe(CN)6^3-/Fe(CN)6^4-溶液中的行为实质上主要反映了膜自身的电阻特征，发现表观电阻ln(1/R2)与η^1/2之间具有良好的线性关系，应用有机超薄绝缘膜的Poole-Frenkel效应对此进行了解释。     

电子传输过程对硫醇自组装单层膜结构的影响

应用交流阻抗技术及循环伏安技术研究了十八硫醇修饰的金电极在Fe(CN)63-/4-溶液中的电化学行为,提出电化学氧化还原过程中的电子传输可以诱导十八烷基硫醇自组装单分子层膜结构的一定重组,使其变得更加均一有序.     

电极电势对Au/CaM膜电化学行为的影响

采用交流阻抗的方法，在包含1mmol/L Fe(CN)^3-/4-6的0．15mol/L的NaCl溶液中，研究了不同电极电势对Au/CaM膜电化学行为的影响，结果表明，CaM的空间构型随电极电势的变化不断变化，且在一定电势范围内，随着电极电势的增大，CaM在Au表面的排列越致密。为利用电化学方法研究CaM在不同电场中的变化规律提供了新的思路。     

席夫碱自组装膜对铜的腐蚀保护

首次用交流阻抗和稳态极化技术测试了带有巯基的席夫碱在0．5mol／LNaCl溶液中对铜的缓蚀作用，初步结果显示，所研究的席夫碱可以在HNO3处理的铜表面自组装成膜，该膜对铜有一定的腐蚀保护能力。     

席夫碱自组装膜对铜缓蚀性能的研究

合成了双水杨醛缩邻苯二胺席夫碱,在铜片表面制备了席夫碱的自组装分子膜.利用电化学工作站分析了席夫碱自组装膜对铜片的缓蚀效果,利用金相显微镜观察1 mol/L HCl腐蚀后铜片表面形貌.结果表明:双水杨醛缩邻苯二胺席夫碱对铜有一定的缓蚀效果,自组装膜在1 mol/L的盐酸溶液中缓蚀效率达到85.3％.自组装膜的缓蚀效率与浓度有关,浓度高的自组装膜对铜片的缓蚀作用明显高于低浓度的自组装膜.     

B-et-B自组装膜对铜的缓蚀作用

首次合成了B-et-B，用交流阻抗的方法探索了成膜条件对铜缓蚀效率的影响，实验发现HNO3法处理铜电极能够提高膜的质量；随着成膜时间的增长、成膜液浓度的增大，缓蚀效率增大。     

Pt表面负载Ni单原子层膜性质的第一原理

利用密度泛函理论研究了Pt(111)表面上Ni负载单层的结构与性质,并与母体金属表面进行了对比.Ni负载单层表面与母体金属表面具有完全不同的弛豫行为和电子结构,晶格大小的差别使得负载的Ni原子d态趋于局域化,功函数增大,利于给电子分子的吸附.表面功函数可以作为一个定量指标,预测双金属催化剂的催化性能,辅助催化剂的设计.     

不同pH值对Au/CaM膜结合Ca2+的电化学行为研究

采用交流阻抗的方法,在包含1 mmol/L Fe(CN)63-/4-的0.15 mol/L的NaCl溶液中,研究了Au/CaM膜在不同的酸碱环境下结合Ca2 的电化学行为.结果表明:在pH为6.5的环境下Au/CaM膜结合Ca2 的能力要比在pH为4.5环境下的强.