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有機分子基底和無基底上的自組裝-預覽頁

2026-05-22 12:07 上一頁面

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【正文】機構組織對有機分子自組裝方面的研究并不重視。從最初的金屬基底金屬氧化物基底自組裝，到現在的半導體無極晶體基底有機分子自組裝，有機分子自組裝一步步走入人們的視野。簡例與意義 ? 舉例來說，生物體的細胞即是由各種生物有機高分子自組裝而成；而運用各種分子之自組裝亦是建構納米材料非常重要的方法，分子組裝中常用到的由下而上（ bottomup）的方法目前被廣泛應用來制備具光、電、磁、感測以及與催化功能的納米材料。（或多分子）自組裝的研究內容（主要有兩大類）較為新穎，還有一些技術不夠成熟概述：分子聚集體化學是化學發展的新層次。 ? 、多組分的界面分子組裝與功能：致力建立多級界面分子組裝方法，研究溶液中的有序組裝體在界面轉化的規律及其動態形成過程和解組裝過程，實現多組分、多層次的功能組裝體構筑。 ? ：以聚合物囊泡作為模型體系，分別從形態、結構和功能三個層面來模擬生物膜；構筑新型高效超分子人工酶體系。 ? 有機分子可在許多不同的基底上自組裝 ,以基底及研究方向的不同大致可分為四類 : 研究內容 ? 有機分子在不同基底上自組裝時結構原理及其不同 ? 各種基底上有機分子自組裝方法在仿生材料合成領域中的嵌入應用 ? 研究精化選擇合適的自組裝方式，選取合適方法使有機物排列得更有序 ,使之作為模板的效果更好 ,從而進一步控制無機材料的顯微結構 ,改良材料整體性質，使得材料擁有較好的結構的同時具有優異的性能。 n=1~24 (X=CH3,CO2H,CH=CH2, OH,NH2。 m,n20 (X,Y為烴基 ) Au— S{R/R 配位鍵無 Ag X(CH2) nSH Ag — SR。例如用烷基硫醇在 Au 基底上形成的自組裝單分子膜制備無機晶體要比在無基底的基質上快 10 倍以上 ,這樣的自組裝單分子膜有高的覆蓋度和二維結晶性。用此自組裝膜在不同的條件下 ,就會有不同晶型的碳酸鈣晶體生成。 2 ℃ 時 ,大多則為針葉狀的文石。在其上生長的晶體的粒度范圍較大 :從亞毫米級到亞微米級。 ? 這種方法在分子組裝及很多領域均有廣泛應用，下面具體介紹一下微接觸印刷法 ? 微接觸印刷法是由 Whitesides等人于 1993年提出的。如此得到的PDMS印章，其上的凹“坑”圖案與母板上的凸“島”圖案具有驚人的吻合程度：印章能夠復現出母板上小于幾納米的特征。實施印刷后，再對所得的印刷件做后續加工：可以在金膜上通過自組裝單層的硫醇分子來鏈接某些有機分子，實現自組裝；特別是可以用濕法刻蝕把沒有印上硫醇試劑的那部分金膜刻蝕掉，只留下印有硫醇試劑的那部分金膜，從而得到附有金膜圖案的基片；如果需要，還可以再以金膜圖案為掩模實施干法刻蝕：用腐蝕性氣體把基片上失去金膜覆蓋的那部分表面刻蝕得更低凹，而被金膜覆蓋的部分及其上的金膜則不受腐蝕性氣體的影響。特別是，用一個母板可以做 m多個印章，用一個印章又可以完成多次印刷，該工藝的最大意義恰在于它可以簡易和廉價的復制大批納米圖形結構。在銀上的單分子層與在金上的單分子層結構相似 ,但是 ,在分子取向的細節上有所不同 ,在銅上的單分子層結構更復雜。Laibinis 及 Walczak 等認為造成這些特點的原因是這三種金屬在實驗室的空氣下反應速度不同 ,特別是對空氣中氧氣的敏感度不同 ,銅被氧化的最快 ,其次是銀 ,最后是金。圖二 .Al2O3基底上的自組裝 ? 接著 ,ZrC18 H36O4 作為多層膜來吸附有機羧酸 ,又失去兩個叔丁氧基配體 ,使有機羧酸完成自組裝(第二步 ) 。其它還有 TiO2 、 SnO2 等也可作為基底。 ? 一種方法：把 SiO2 放在二氯甲烷中 ,再浸入由 NH3 、H2O2 和蒸餾水組成的混合液中 ,之后把剛處理好的 SiO2 片放在含有 (32丙氨基 ) 三甲氧基硅烷、過硫酸銨 (APS) 的甲苯中 ,最后就得到了排列有序的、覆蓋度大的 APS 自組裝單分子層。用類似的方法也可在硅表面上制備出緊密排列的自組裝單分子層 ,在仿生合成、固體電子器件方面有著廣泛的應用。它的制備方法是 :處理好 GaAs (100) 晶體 ,把已氧化的一面放入 HCl 中 ,得到了砷覆蓋的表面 ,用蒸餾水沖洗后馬上放入有足量十八烷基硫醇 (ODT) 的容器中 ,加熱之后可得到高質量的自組裝單分子層。 ? 無基底單體自組裝是指有機高分子的單體在一定反應條件下 ,直接自組裝成有序的聚合體的方式。尤其是在仿生材料合成中的應用已取得了令人興奮的成果。它往往表現出單個分子或低級分子聚集體所不具有的特性與功能。 ? 簡單的分子開關到邏輯門，由單一的可逆循環變化到分子馬達等復雜功能的材

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