分子自组装课件.pptx

《分子自组装课件.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、自组装结构的构筑与调控目录一、自主装技术简介二、层层自主装的介绍三、分子自主装的介绍目录一、自主装技术简介二、层层自主装的介绍三、分子自主装的介绍一、自组装技术简介Self-assemblyAu@SiO2nanoparticlesconsistingofa15nmgoldcoreanda28nmsilicashell,producedbytemplatingwithcolloidalcrystalsof640nmPSspheres.TEMandelectronholographyimagesofself-assembledConanoparticlering

2、sAringofsix27-nmCoparticles自组装是在无人为干涉条件下，组元通过共价键等作用自发地缔结成热力学上稳定、结构上确定、性能上特殊的聚集体的过程。自组装过程一旦开始，将自动进行到某个预期终点，分子等结构单元将自动排列成有序的图形，即使是形成复杂的功能体系也不需要外力的作用。一、自组装技术简介一、自组装技术简介——发展LBL技术SA技术LB技术Langmuir一Blodgett(LB)技术LB技术是由两亲性分子在气/液界面铺展形成单层膜，然后借助特定的装置将其转移到固体基片上形成单层或多层膜的技术。这样形成的LB膜，层内有序度较高，结构较规

3、整。基于化学吸附的自组装(SA)技术从二十世纪80年代早期以来，基于化学吸附的自组装技术作为LB技术的替代方法被开发出来。这种自组装技术以共价或配位化学为基础，通常包括两个步骤:(l)小分子化合物(如硅烷或烷基硫醇)通过化学吸附形成单层膜;(2)通过活化得到活性表面从而吸附下一层分子。循环这两步可以制备多层膜。这样得到的单层膜有序度较高，化学键稳定性也较好。层层自组装（layer-by-layerself-assembly，LBL）是上世纪90年代快速发展起来的一种简易、多功能的表面修饰方法。层层自组装是基于带相反电荷的聚电解质在液/固界面通过静电作用交替沉

4、积而形成多层膜。短短的十多来年，在基础研究方面层层自组装得到了巨大的发展。层层自组装适用的原料已由最初的经典聚电解质扩展到聚电解质、无机带电纳米粒子如MMT，CNT、胶体等。层层自组装适用介质由水扩展到有机溶剂以及离子液体。层层自组装的驱动力有静电力扩展到氢键，卤原子，配位键，甚至化学键。共价键氢键静电作用力电荷转移作用其它作用特异性识别作用力氢键采用静电引力作用自组装物质需要带电荷，因而限制了自组装过程对材料的选择。氢键强度适中，具有选择性、方向性、饱和性和协同性等特点，并且使得许多不溶于水的高分子在有机溶剂中形成超薄膜，因而拓宽了层层自组装技术的应用范围

5、，提供了制备新型结构和功能的有机超薄膜的途径。例子：胸腺嘧啶修饰的金纳米粒子的自组装Fig.Proposedmechanismfortheaggregationofpolymer1-Thy-Au共价键离子键形成的薄膜易受到极性有机溶剂和离子强度强的盐溶液侵蚀，因而在极性溶剂中稳定性差。相比之下，共价键因具有较强的键能，因而通过共价键制备的薄膜稳定性较高。例如，单壁碳纳米管在氧化硅凝胶表面进行的自组装。静电作用力静电相互作用是构筑功能复合薄膜中最常见的驱动力，它是利用物质带有相反电荷从而可以在基质上充分地被吸附，并且薄膜的成份、结构及厚度在分子水平上可控。此外

6、，由于静电相互作用的非特异性，一些导电、感光聚合物及生物功能大分子可以组装到薄膜中，形成具有导电、光活性功能及生物功能的复合薄膜。例子：自组装氧化锌纳米棒为花状结构电荷转移相互作用通过分子间的较弱的电荷转移相互作用，亦可以使两种非离子体型聚合物层层自组装为薄膜。制备的薄膜具有均匀的疏水官能团，从而开拓了非水体系有机物的应用。特异性识别许多生物大分子的自组装是通过分子间的特异性识别所完成的。Anzai等利用抗生素蛋白（Avidin）和生物素（Biotin）之间的特异性分子识别作用，成功地制备了标记的聚乙烯亚胺（PEI）和聚丙烯酸（PAA）的多层膜。利用DNA片

7、段的碱基配对作用来带动金纳米粒子的组装其他作用除了上述作用构筑多层膜外,其它的相互作用如配位作用、卤键等也可用来作为成膜驱动力。作用力不同，组装形成薄膜的形貌和结构也有差异。上述所有这些作用力极大丰富了层层自组装技术，也为功能性器件的构建提供了更广泛的选择性。例子：自组装氧化钛纳米棒为花状结构的聚集体Self-assemblyofTiOnanorodintoflowerlikestructureonglasssubstrate例子：自组装生长得到的ZnO类“蝌蚪串”状分级有序结构SEMimageoftheZnOhierarchical“tadpole-lik

8、e”nanostructures目录一、自主装技术简