正十八烷醇在HOPG上形成自组装膜的吸附特性

研究了正十八烷醇在高定向热解石墨(HOPG)上形成自组装膜的吸附特性, 正十八烷醇在室温下从溶液中吸附至HOPG上形成整齐定向排列的单层自组装膜. 通过扫描隧道显微镜(STM)、接触角测量和X射线光电子能谱(XPS)分析了正十八烷醇单层自组装膜在HOPG上的结构. 实验结果表明, 正十八烷醇自组装膜在基底上成平铺或直立形态, 由于分子在基底上覆盖程度的不同, 会导致它在基底上排列的方式有所不同.     

BIC和HA体系的氢键驱动的HOPG表面手性自组装分子动力学模拟

5-（苄氧基）-间苯二甲酸衍生物（BIC）与庚醇（HA）分子在高定向热解石墨（HOPG）表面吸附,通过氢键等弱相互作用会形成具有手性特征的二维网络结构。对该过程进行分子动力学模拟,通过几何结构、能量、氢键数目、氢键键长、氢键键角等特征性参数的定量分析,并与实验结果比照,进行氢键与手性自组装结构的形成趋势和稳定性的相关性研究。     

meso-四(对甲氧基苯基)卟啉钴在货币金属单晶表面的吸附与自组装研究

利用超高真空低温扫描隧道显微镜系统研究了meso-四对甲氧基苯基卟啉钴分子在Au（111）、Ag（111）和Cu（111）表面的吸附与自组装.该分子在金属表面可以形成两种组装结构A和B.在结构A中,分子间的相互作用主要为π-π堆叠,仅在Au（111）和Ag（111）表面被实验观察到;在结构B中,分子间的相互作用为氢键,仅在Ag（111）和Cu（111）表面被实验观察到.分子-衬底相互作用的差异所引起的分子吸附构象变化被认为是导致不同衬底上的分子形成不同组装结构的原因.研究发现在不同衬底上,分子形成自组装结构的行为存在明显差异.在相近覆盖度下,未参与组装的分子的比例在Cu（111）表面最高,Au（111）次之,Ag（111）最低.表面上参与形成两种组装结构的分子与未参与组装的分子的比例还可通过覆盖度和退火来进行调控.     

β-联碳酰基类衍生物有序自组装膜的STM研究

在大气条件下, 利用扫描隧道显微镜研究了四个β-联碳酰基类衍生物在高定向裂解石墨(HOPG)表面的自组装结构. 研究分子的结构中均包含π电子共轭体系和烷基链. 实验研究了分子结构对自组装结构的影响, 并利用分子结构的变化实现了自组装膜结构的调控. 结果表明, 在甲苯溶剂中制备的这些自组装结构均长程有序, 分子间氢键和偶极相互作用是影响自组装膜结构变化的重要因素.     

免标记地检测二元磷脂膜中磷脂分布的表面增强拉曼成像方法

以银纳米粒子自组装层为增强基底,我们报道了一种用于检测二元磷脂膜中具有相似结构磷脂分布的表面增强拉曼成像方法,这种方法具有免标记及花费低廉的优点.对探针分子对巯基苯胺（p-aminothiophenol）,实验中所用的银纳米粒子自组装层表现出强的表面增强拉曼活性及良好的重现性.原子力显微镜表征结果证明了完整的磷脂膜在银纳米粒子自组装层上的形成.以这种银自组装层为基底,我们得到了磷脂膜中二肉豆蔻酰磷脂酰甘油（DMPG）和二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱（DMPC）的表面增强拉曼光谱,并且利用DMPG的光谱特征峰,1482cm-1,区分这两种磷脂.而通过1482cm-1和1650cm-1的峰强比（R1482/1650）,可以同时得知在混合磷脂膜上某点这两种磷脂所占的比例：R1482/1650值的增加意味着DMPG的增加和DMPC的减少.磷脂膜的表面增强拉曼成像则是由R1482/1650值和对应的位置信息组合而得到,其成像结果表明了带电的磷脂DMPG在混合磷脂膜中的聚集.我们所报道的基于表面增强拉曼成像技术的方法提供了一种便利的、免标记的和花费低廉的途径来研究磷脂膜的结构,例如磷脂域和脂阀.     

酞菁氧钒分子及纳米簇在高定向石墨表面的自组装

报导了酞菁氧钒(VOPc)分子及其纳米簇在高定向石墨(HOPG)表面的自组装. 在室温下, 将HOPG浸入含有VOPc纳米簇(2-20 nm)和VOPc分子(约为10-3 g·L-1)的1,2-二氯乙烷胶体溶液中, VOPc分子在HOPG表面自组装形成单分子层(SAM), VOPc纳米簇在上述SAM表面进行尺寸选择性自组装. 组装于VOPc单分子层表面的纳米簇的粒径为(4.60±0.47) nm. 扫描隧道显微镜研究表明, 随着酞菁氧钒胶体溶液浓度由2.5×10^-2 g·L^-1增至2.5×10^-1 g·L^-1, 组装于SAM表面的VOPc纳米粒子的数量逐渐增多, 最终形成稠密的单层粒子组装体. 本文提供的自组装结构及方法在发展光电功能体系等方面具有潜在应用价值.     

取代苯基硫脲在Au表面的自组装

制备了对甲苯基硫脲、对氯苯基硫脲和2，4，6-三溴苯基硫脲在Au表面的自组装单分子膜（SAMs），用润湿角测量仪、椭圆偏振仪、X-射线光电子能谱仪（XPS）和原子力显微镜（AFM）对单分子膜进行了分析表征。结果表明取代苯基硫脲分子的S原子与Au形成Au-S键而诱导吸附分子形成取向排列的单分子膜。由于Au表面本身具有一定的缺陷和吸附的可逆性，使得所形成的单分子膜具有一定的缺陷。     

一维纳米纤维构筑的导电聚合物三维结构及其可控的浸润性

微/纳米结构的导电聚合物由于具有高导电性、易合成以及优异的环境稳定性从而在许多先进的研究领域备受关注,并有望在分子导线、化学和生物传感器、发光器件等领域获得广泛应用。 特别是,复杂的三维自组装结构在获得高性能和功能化的材料方面提供了巨大的潜在应用价值。本文主要介绍了我们利用胶束的软模板和自组装驱动力的协同效应,实现由一维纳米结构组装的三维微米结构导电聚合物方面的研究进展。该制备技巧在于低表面自由能的含氟有机酸具有软模板、掺杂剂、自组装驱动力,以及诱导超疏水性的多重作用实现导电聚合物三维结构的组装和多功能化。介绍了利用环境湿度调整分子的自组装驱动力,实现导电聚合物由一维纳米结构向三维微米结构的组装。此外,还介绍了利用导电聚合物可逆的化学掺杂/脱掺杂机制,实现导电聚合物表面浸润性的可逆转化。最后介绍了在液/液/固三相体系中,通过外加电场刺激,可实现油滴在导电聚合物表面的浸润性和黏附力的控制。     

表面分子手性识别与组装结构的STM研究

表面手性现象是物理化学科学研究的重要内容之一,研究表面手性现象,将有助于对分子吸附,分子间相互作用,多相手性催化,手性分离与拆分等科学和实际应用问题的深入理解.在表面手性现象和手性结构的研究中,扫描隧道显微技术（STM）发挥着重要作用,成为研究表面手性现象的重要手段.该综述文章以本课题组近年已发表的研究工作为主,重点介绍利用STM研究固体表面分子吸附组装体系中关于手性问题的部分结果,包括固有手性分子在固体表面的吸附,非手性分子组装形成手性结构,以及表面手性结构的转化和调控.还结合实验结果分析探讨了表面手性的结构形成、放大和传递等,展望了该研究领域的发展趋势.     

Graphene功能分子在HOPG上自组装结构的密度泛函研究

Graphene自组装超分子结构,是指FTBC-Cn(n=4,6,8,12)分子有序自组装在高定向裂解石墨(HOPG)上形成的自组装超分子结构,是一种新型二维固体表面材料.其中FTBC-Cn分子是由三角形扶手椅型graphene每边添加2条含有n(n=4,6,8,12)个C原子的烷基链所形成具有曲面结构的一种分子.采用...     

电场调控表界面组装结构的STM研究进展

功能分子在表界面上的自组装是制备分子纳米器件的重要途径.通过对外场因素如电场、磁场、光照与热场等的引入,可以实现对表界面分子组装结构的有效调控.本文从电场对表界面组装结构的调控出发,结合近年来本课题组与国内外的研究工作,概述了电场对组装结构有序度、分子位向、二维乃至三维相转变以及表面反应等方面的研究进展,并展望了该领域的发展趋势.     

全氟并五苯在半金属Ga表面的分子二聚化及自组装单层

利用超高真空扫描隧道显微镜(UHV-STM)和有机分子束沉积(OMBD)方法研究了全氟并五苯(perfluoropentancene,PFP)分子在半金属Ga表面的吸附和两维自组装. 在低覆盖度下单个PFP分子在Ga表面上表现出很高的迁移性. 在1分子单层(monolayer, ML)时PFP分子发生二聚化并在 Ga 表面上无序排列. 轻度热退火可导致PFP两维自组装: 二聚体排列为高度有序的一维分子带阵列, 带中 PFP二聚体排列为砖墙(brick wall)结构. 在高分辨 STM图中, PFP分子两端出现亮暗相反的圆形突起, 并且相邻分子的亮暗极性相反, 表明PFP分子带有电偶极矩, PFP二聚体带有电四极矩. 因此, PFP分子二聚体的形成机制可唯像解释为反向电偶极矩之间的静电吸引作用; 二聚体的砖墙排列结构可归结为同向电四极矩之间的静电排斥作用.     

固体表面分子的自组装结构与调控机制

固体表面有机分子自组装是合成低维超分子材料和对固体表面进行功能化的重要途径.本文主要介绍了利用理论计算与扫描隧道显微镜实验相结合的手段研究固体表面分子自组装机制及结构与物性调控的相关工作.主要聚焦于几种由弱相互作用主导的分子自组装过程,从影响固体表面功能分子自组装过程的基本要素出发,如固体表面性质、功能分子的结构、功能分子间相互作用的类型和强度以及有卤族元素增原子参与的组装等,介绍了这些要素在构筑并调控分子自组装结构中的作用,理解固体表面功能分子自组装结构的调控机制,最后对如何实现分子自组装结构及物性的可控调制进行了展望,为设计新型低维超分子网格结构提供思路.     

偶氮苯衍生物-β-环糊精包合物的自组装行为

研究了4-N（2’-巯基-乙基）羧基酰胺偶氮苯（Azo）与β-环糊精（β-CD）形成的包合物在金表面上的自组装行为．X射线光电子能谱（XPS）结果证实,Azo和Azo与β-CD形成的包合物均可在金表面上自组装形成单分子层膜．在包合物形成的自组装膜中,Azo与β-CD的摩尔比约为1：1．Azo自组装膜的电化学反应表现速率常数（Kobs）随组装时间的延长而明显减小,反映出自组装膜的排列随时间延长而趋于更加致密,从而抑制了偶氮苯基团的电化学诱导构型转化,降低了其电活性．而Azo与β-CD包合物自组装膜的Kobs值随组装时间变化不大,在组装76h以后,包合物自组装膜的Kobs比单纯偶氮苯自组装膜的Kobs高2个数量级以上．表明环糊精能够将偶氮苯分子隔开,从而抑制了偶氮苯在自组装膜中的聚集作用,有效地提高其电化学活性．     

基于磷脂膜的界面相互作用研究

磷脂是一类非常重要的生物分子,它是细胞膜的主要组成部分,同时也在诸多生命活动（如细胞激活、代谢维持和激素分泌等）中发挥着不可替代的作用。磷脂种类繁多,且具有自组装能力强、生物相容性好、无细胞毒性、易于获得等一系列优点。作为一种最典型的界面材料,磷脂膜特殊的双层结构及出色的生物学性能引起了科研人员的广泛关注,其能够模拟生物膜结构,有助于研究界面上的分子特征及作用行为。此外,磷脂可被用作生物医学材料,改性磷脂以及磷脂与纳米颗粒的复合物在肿瘤成像技术、药物靶向递送系统等方面具有良好的发展前景,显著促进了新型生物材料的开发与进步。本文先归纳了磷脂的分类,并比较了磷脂在不同基底的吸附行为;之后重点分析了磷脂膜界面的选择性识别功能以及与多肽、酶、蛋白质等生物分子之间的相互作用;最后对基于磷脂膜的生物材料在生物传感、药物研究和成像技术中的应用作出了展望。     

取代烷基侧链长度对二维纳米结构的影响

合成了一系列烷基取代的间苯三酚衍生物,并在大气条件下用扫描隧道显微镜研究了它们在高定向裂解石墨表面的吸附和组装行为.实验结果表明,这些自组装分子具有条状结构特征.在链长较短的分子图像中,两条平行的烷氧基链肩并肩地排列在苯环的一侧,另一条烷氧基链则排列在苯环的另一侧,链与链之间彼此相互交错排列形成均一的烷基条带.当链长增加时,这种高稳定性和密排结构遭到破坏,出现单个分子和分子对共存的组装结构.这是由于烷基链与烷基链之间以及烷基链与基底之间的作用力共同决定的.通过调控分子烷基链的长度可以得到不同的表面二维纳米结构.     

磷脂管的体外组装及其在生物与化学领域的研究进展

由磷脂组成的微管结构在有机体组织及器官中均有存在，在细胞间的物质传递及信息交流等方面起着重要作用。实现磷脂管在体外的简单快速组装是解析生命信息系统的良好途径。由于良好的生物相容性及支架结构特性，对磷脂管进行材料或结构修饰，是扩大其潜在应用的极佳手段。以磷脂管本身为载体以及以磷脂管为模板修饰构建的微纳米材料，在生物、材料及化学等方面的应用也取得了一系列成果。对磷脂管的体外组装及其在多个领域的应用研究进行了梳理归纳，重点对磷脂管的体外组装方式以及磷脂管在生物及化学等领域的应用等做了分类阐述与总结，并提出磷脂管在多功能纳米复合材料方面的未来发展及应用方向。     

枝状分子表面组装结构的形成与结构转变

本文是对近期有关枝状分子在石墨表面吸附组装研究的综述.利用扫描隧道显微技术,系统研究了5-甲氧基间苯二酸类枝状分子在石墨表面组装结构的形成及结构转变,发现虽然该类枝状分子大都可以在石墨表面自发有序组装,但是最终形成的组装结构不仅与分子本身结构例如烷基链的数目有关,与分子浓度有关,还与所用溶剂有关.分子浓度和溶剂的变化,影响组装体系内的相互作用力如分子与基底间的作用力、分子间氢键的作用力等,影响分子迁移和结构转变的动力学过程,从而影响枝状分子组装的最终结构.研究揭示了特定体系中枝状分子组装结构与分子浓度、所用溶剂的定量和定性关系.研究结果有助于认识和掌握枝状分子组装规律,进而可以通过改变相关技术参数,调控得到不同的枝状分子表面组装体,为实现可控构筑分子表面组装结构提供了新的思路.     

脂肪酶在负离子化PET表面的单分子层自组装膜研究

研究了脂肪酶分子在表面负离子化聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜表面的分子自组装,由AFM和FTIR－ATR等方法研究脂肪酶单分子层膜的表面结构;活力测定表明：脂肪酶／PET自组装单分子层膜的酶活力表现率约为2.0左右。     

异代酯基枝状分子表面组装及结构转化机理的STM研究

利用扫描隧道显微技术(STM)研究了3种异代酯基Janus枝状分子(G₁G₂COOCH₃, G₀G₃COOCH₃, G₁G₃COOCH₃)在高定向裂解石墨(HOPG)表面的组装结构. 室温下, G₁G₂COOCH₃, G₀G₃COOCH₃和G₁G₃COOCH₃分别在表面形成有序、局部有序及无序结构. 将样品加热至60~80 ℃后, 表面无序结构可以转化为有序的二聚体密堆积结构. 实验结果表明, 随着枝状分子代数的增加, 分子之间及分子与基底之间作用力增强, 室温下分子组装行为更依赖于分子吸附动力学过程, 组装结构趋于无序化, 而加热可以增强枝状分子在表面的活动性, 调整分子的位置关系, 使表面无序结构转化为热力学稳定的有序二聚体密堆积组装结构.