不同电性Gemini表面活性剂界面扩张性质

利用Langmuir槽法研究了含聚氧乙烯醚链中间链的两性Gemini表面活性剂C8E4NC12、阳离子Gemini表面活性剂C12NE3NC12和阴离子Gemini表面活性剂C8E4C8在空气/水表面和癸烷/水界面上的扩张性质,考察浓度对3种Gemini表面活性剂溶液表、界面扩张性质的影响.结果表明,由于分子间存在库仑引力,两性Gemini分子表现出较高的扩张弹性和粘性,且界面扩张性质类似于表面.对于有相同电荷Gemini分子,C8E4C8分子中的刚性苯环导致其疏水长链在表面上的取向不同于C12NE3NC12分子,两者表现出不同的表面扩张性质;而油分子能改变同电荷Gemini分子中长链烷基的取向,造成其界面扩张弹性和粘性远低于表面.提出了不同电性Gemini分子在界面排布的示意图,并利用弛豫过程的特征参数进行了验证.     

纳米材料-蛋白质界面相互作用的分子机制

纳米材料由于其优异的性能在化工、电子、机械、环境、能源、航天等各个领域已经得到了广泛的应用,并且在生物医学方面的应用越来越受到重视。纳米材料-蛋白质界面相互作用是纳米生物医学领域重要的科学问题,对于纳米材料的生物医学应用以及生物安全性评价至关重要。蛋白质分子与纳米材料在界面的相互作用,一方面可以诱导蛋白质的构象、组装结构甚至功能的改变,另一方面可以引起纳米材料的表面亲疏水性、电荷性质等表面物理化学性质的改变。基于蛋白质与纳米材料相互作用检测技术及结果,本文从分子水平阐述了纳米材料与蛋白质分子在界面之间的相互作用机理及相应的结构与性质的变化,从而可以深化对两者之间复杂的相互作用机制的理解,对于推进纳米材料在生物医学的应用及健康、安全、持续发展具有重要意义。     

支链化阳离子和甜菜碱表面活性剂对聚四氟乙烯表面润湿性的影响

利用座滴法研究了支链化阳离子表面活性剂十六烷基羟丙基氯化铵(C₁₆GPC)和两性离子表面活性剂十六烷基羧酸甜菜碱(C₁₆GPB)在聚四氟乙烯(PTFE)表面上的吸附机制和润湿性质, 考察了表面活性剂浓度对表面张力、接触角、粘附张力、固液界面张力和粘附功的影响趋势. 研究发现, 低浓度条件下, 表面活性剂疏水支链的多个亚甲基基团与PTFE表面发生相互作用, 分子以平躺的方式吸附到固体界面; 支链化表面活性剂形成胶束的阻碍较大, 浓度大于临界胶束浓度(cmc)时, C₁₆GPC和C₁₆GPB分子在固液界面上继续吸附, 与PTFE作用的亚甲基基团减少, 分子逐渐直立, 固液界面自由能(γ_sl)明显降低. 对于支链化的阳离子和甜菜碱分子, 接触角均在浓度高于cmc后大幅度降低.     

疏水缔合共聚物与表面活性剂的界面相互作用

采用界面张力弛豫法研究了疏水缔合聚合物聚丙烯酰胺/2-乙基己基丙烯酸酯[P(AM/2-EHA)]在正辛烷-水界面上的扩张粘弹性质, 考察了不同类型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、聚环氧乙烯醚(Tx-100)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其界面扩张性质的影响. 研究发现, 界面上的表面活性剂分子可以与聚合物的疏水嵌段形成类似混合胶束的聚集体, 表面活性剂分子与聚集体之间存在快速交换. 这种弛豫过程的特征时间远比分子在体相与界面间的扩散交换时短. 当界面面积增大时, 上述混合胶束中的表面活性剂分子能快速释放, 在界面层内原位快速消除界面张力梯度, 从而大大降低界面扩张弹性. 界面上的CTAB分子与聚合物链节上的负电中心通过较强的电荷吸引作用形成复合物. 当界面面积增大时, 上述混合胶束中的CTAB分子释放较慢, 界面张力梯度较大. 非离子表面活性剂Tx-100分子量较大, 扩散速率较慢, 它在界面上与聚集体间的交换比阴离子表面活性剂SDS慢, 其特征时间约为0.9 s.     

表面活性剂对分散体系粘度影响的特殊性

通过液体石蜡的水基化分散对影响分散体系粘度的粒子大小、表面活性剂胶束和界面膜等因素进行了研究.结果表明,表面活性剂胶束对分散体系粘度的影响极为有限,而在分散相粒子界面上由表面活性剂分子所形成的界面膜是导致分散体系粘度产生变化的重要因素.实验数据表明,对于分散体系的稳定性,存在一个表面活性剂浓度变化的临界值,而该临界值所对应的是表面活性剂分子在粒子表面以最紧密和规整的方式形成的界面膜,该种界面膜使分散体系粘度达到最大值,从而最大限度地保证了分散体系的稳定性.     

Langmuir单分子膜在海洋飞沫气溶胶表面特性研究中的应用

被表面活性有机物包裹的液相气溶胶,如海洋飞沫气溶胶(SSA),通常具有反胶束的结构,它由有机分子形成的疏水表面和一个水相内核构成。SSA界面有机膜的组分和形态对其物理、化学和光学特性有重要的影响。Langmuir单分子膜是由脂肪酸、脂肪醇和磷脂等具有低挥发性的长链表面活性有机物在空气-水界面上扩散形成的单层分子薄膜。采用Langmuir槽可以测定水-气界面的单组分或复合组分单分子膜的表面压随分子面积变化的曲线(π-A曲线),从而揭示相应单分子膜的界面特性,进而预测表面活性剂在实际SSA中的命运和行为。本文综述了常用大气气溶胶界面表征技术、基于单分子膜建立的SSA模型以及有机膜对SSA大气行为的影响。虽然目前对SSA相关单分子膜的物理性质和形貌变化已有深入的研究,但是对于反应性气体、光照和生物活性物质等环境因素引起的界面变化却很少有关注,本文为未来的实验室模拟和模式研究提供了新的思路。     

生物材料表界面与蛋白质及细胞的相互作用的研究进展

材料接触生物环境首先是通过其界面,这种材料界面与生物环境中的生物分子及细胞之间的相互作用决定着材料生物功能的实现。因此,调控材料与生物体的界面相互作用几乎是所有生物材料的研究及应用首先和必然面对的关键共性问题。本文综述了近年来我们课题组在生物表界面领域的研究及其最新进展。从分子层面上设计生物功能表面入手,建立了一系列普适、高效、简单易行的表面功能化新方法用于改变材料表面的物理化学性质,进而调控材料表面与蛋白质或细胞/细菌之间的相互作用。     

界面电场对血红蛋白在多孔金电极上的吸附和生物活性的影响(英文)

蛋白质的界面吸附及其生物活性因它在构建生物传感、生物电子器件和生物燃料电池等方面具有重要的作用而倍受关注.对此,界面电场是吸附的一个重要影响因素,它能明显地影响蛋白质分子在材料界面的吸附量、分子构象以及分子定向.本文应用电化学方法和红外光谱技术研究了血红蛋白在三维多孔金膜电极上的吸附动力学及其生物活性随界面电场的变化关系.结果表明,由界面电场产生的过量表面电荷可借助与蛋白质分子之间的静电作用加速蛋白质分子在电极表面的吸附,提高其吸附量;但是,过高的界面电场将破坏吸附蛋白质的构象以及降低它还原过氧化氢的催化活性;只有在零电荷电位下,吸附在电极表面的血红蛋白才能保持其天然的构象和生物催化活性.本研究将为生物传感器、生物电子器件和生物燃料电池的构建提供理论依据,加深对荷电生物界面上生物分子界面行为的认识.     

室温下Kelvin探针力显微镜分析离子液体的界面（英文）

研究离子液体阳离子和阴离子在界面的排列具有意义,因为它们能够影响离子液体在界面的表面结构和属性。作为一种扫描探针显微技术,Kelvin探针力显微镜(KPFM)在本文中被用于室温下离子液体界面性质的研究。离子液体氯化(1-丁基-3-甲基咪唑)([Bmim]Cl)在本文中被用作研究对象。实验中,[Bmim]Cl被选择性地固定在亲液的化学修饰表面,形成超薄的固态吸附层和液滴。由于表面电势能够用于直接指示表面偶极子,因而对于检测分子的取向十分有用。利用KPFM获得的表面电势图表明[Bmim]Cl离子液体在气液界面(当离子液体以液滴形式存在)和气固界面(当离子液体以固态吸附层形式存在)呈现出不同的分子排列。我们的研究表明Kelvin探针力显微镜能够用于表征离子液体在界面的分子排列。     

室温下Kelvin探针力显微镜分析离子液体的界面

研究离子液体阳离子和阴离子在界面的排列具有意义,因为它们能够影响离子液体在界面的表面结构和属性。作为一种扫描探针显微技术,Kelvin探针力显微镜（KPFM）在本文中被用于室温下离子液体界面性质的研究。离子液体氯化（1-丁基-3-甲基咪唑）（[Bmim]Cl）在本文中被用作研究对象。实验中,[Bmim]Cl被选择性地固定在亲液的化学修饰表面,形成超薄的固态吸附层和液滴。由于表面电势能够用于直接指示表面偶极子,因而对于检测分子的取向十分有用。利用KPFM获得的表面电势图表明[Bmim]Cl离子液体在气液界面（当离子液体以液滴形式存在）和气固界面（当离子液体以固态吸附层形式存在）呈现出不同的分子排列。我们的研究表明Kelvin探针力显微镜能够用于表征离子液体在界面的分子排列。     

基于分子动力学模拟的表面活性剂力场界面的构建及分析

以计算机模拟真实环境,根据分子动力学模拟原理以及相关应用,提出了使用分子优化软件,将分割后的分子片段在ATB网站上进行最终优化及拓扑文件的整合,并对抗盐性进行了试验验证,用在构建的界面中研究表面活性剂的活动轨迹以及离子对于此类表面活性剂的影响。在模拟过程中加入同一含量的Mg2+、Ca2+,考察这两种新型甜菜碱型两性离子表面活性剂在油水界面的密度分布及活动行为,从而研究表面活性剂结构和抗盐性之间的关系。研究结果表明,钙离子对NONA-CH3型甜菜碱界面行为的影响更为显著,它的抗盐性顺序为Na+Mg2+Ca2+;在相同外界条件下,NONA-CH2CH3的抗盐性能更优异。     

烷基苯磺酸盐在油水界面行为的介观模拟

采用耗散颗粒动力学(DPD)方法在介观层次上模拟了表面活性剂烷基苯磺酸盐在油/水界面的排布行为, 考察了分子结构、浓度、盐度、油相等因素对表面活性剂界面密度和界面效率的影响, 并探讨了利用表面活性剂复配协同效应提高界面活性的理论机制. 分子模拟给出的分子水平的微观信息为强化采油技术中配方筛选和表面活性剂的有效应用提供指导.     

驱油体系化学剂间相互作用对界面吸附膜的影响

采用界面张力弛豫技术研究了不对称Gemini表面活性剂C12COONa-p-C9SO3Na、部分水解聚丙烯酰胺Mo-4000、疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺(HMPAM)等驱油体系化学剂在癸烷/水界面上的扩张流变性质,考察了不同离子强度、不同类型电解质对体系界面流变性质的影响,计算得到界面扩张弹性模量和粘性模量的全频率谱,并通过归一化方法(cole-cole图)探讨了界面吸附膜的弛豫过程。研究发现,界面膜内分子重排和界面与体相间分子扩散交换是影响膜性质的主要弛豫过程。表面活性剂体相浓度增大有利于界面分子重排过程,而低频有利于扩散交换过程;不同结构聚合物以及不同离子强度、不同类型电解质对表面活性剂吸附膜有不同的影响。     

聚醚型表面活性剂在界面上的分子取向Ⅰ. Triton X-100和Triton X-305在水面上的展开膜

研究了25 ℃时Triton X-100和Triton X-305在46.6％NaNO_3水溶液/空气界面上的展开膜。根据表面压、分子面积和分子中乙氧基数目三者之间的关系, 提出了一种界面分子模型。简言之, 分子的烷烃链伸进气相或油相, 分子中间的苯环平躺于界面, 而分子的乙氧基链则以一部分链节平躺于界面、其余的链节伸进水相的方式取向。平躺于界面的乙氧基链节的比例随表面压的增加而减小。这个模型不仅可以合理地解释已知的实验事实, 而且可能适用于包括空气/水和油/水界面上的展开膜和吸附膜。     

电化学表面增强拉曼光谱的量子化学研究

对于在分子水平上研究电化学表面吸附和反应过程,表面增强拉曼光谱(SERS)显示出了其独到的优势,提供了有力的技术方法,但对于其表面增强机理仍有待深入研究.本文总结了将量子化学计算应用于电化学表面增强拉曼光谱(EC-SERS)分析的研究,以电化学界面分子吸附、电化学反应以及光电化学反应的研究体系为模型,提取EC-SERS光谱所蕴藏的物理化学信息.通过对吡啶在电化学表面的吸附、水的吸附及其电化学反应、以及对巯基苯胺的电化学表面催化偶联反应等体系的研究,揭示了电化学表面吸附、反应和光电化学过程的本质.     

羟基取代的烷基苯磺酸盐在水/气和水/癸烷界面的结构特点（摘要）

驱油表面活性剂的分子设计是一项重要的研究课题.设计新型高效的驱油表面活性剂关键的问题在于如何洞察表面活性剂的结构和功能的关系.长线性烷基苯磺酸盐是一类非常流行的表面活性剂,广泛应用于工业和日常生活中.关于烷基苯磺酸盐的结构和功能研究已有大量的实验和理论工作报道.近来,结合分子设计的思想,实验上合成了新型的羟基取代的烷基苯磺酸盐表面活性剂,并研究了这类新型表面活性剂动态的界面行为.我们从理论上利用分子动力学模拟的方法研究了羟基取代的烷基苯磺酸盐单分子层在水/气和水/癸烷界面的结构特点.从液体密度剖面图、氢键、表面活性剂聚集结构和有序参数等方面,详细报道了2-羟基-3-癸基-5-辛基苯磺酸钠这种新型阴离子表面活性剂的界面特征.模拟结果表明随着表面活性剂分子数目的增加,每个表面活性剂在单分子层上形成分子内氢键的平均数目将下降,但形成分子内氢键的结构仍处于主导地位;烷基尾链的疏水部分,尤其是苯环3号位上取代的癸基随着表面活性剂覆盖度增大,向界面外延伸并且更加有序;二维径向分布函数描绘了表面活性剂聚集结构的特点并暗示了癸烷相将影响表面活性剂疏水部分的取向;表面活性剂分子容易形成长程氢键结构.我们的模拟结果是对实验研究的一个重要补充.此外,模拟中我们利用gromacs和ffamber程序,使用了全原子模型,这将为模拟烷基苯磺酸盐表面活性剂的界面行为提供新的方案.     

硅表面有机单分子膜的新表征方法──界面微分电容测量法

提出一种表征硅表面有机单分子膜的新方法界面微分电容测量法.通过对新制备的H-Si(111)表面和一系列烯烃分子修饰的硅表面/电解液界面的微分电容的研究,建立了硅表面有机膜结构和性质与界面电容之间的联系.实践证明这是一个简便、快速和有效的实验技术,为硅表面化学修饰与功能化研究提供了一个非常有力的工具.     

Gemini表面活性剂对疏水缔合聚丙烯酰胺界面吸附膜扩张流变性质的影响

采用小幅低频振荡和界面张力弛豫技术, 考察了疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺(HMPAM)在正癸烷-水界面上的扩张黏弹性质, 研究了不对称Gemini表面活性剂C₁₂COONa-p-C₉SO₃Na对其界面扩张性质的影响. 研究发现, 疏水链段的存在, 使HMPAM在界面层中具有较快的弛豫过程, 扩张弹性显示出明显的频率依赖性. 表面活性剂分子可以通过疏水相互作用与聚合物的疏水嵌段在界面上形成类似于混合胶束的特殊聚集体. 表面活性剂分子与界面聚集体之间存在快速交换过程, 可以大大降低聚合物的扩张弹性. 同时, 聚合物分子链能够削弱表面活性剂分子长烷基链之间的强相互作用, 导致混合吸附膜的扩张弹性远低于单独表面活性剂吸附膜.     

n—GaAs（100）,Si（111）表面修饰卟啉分子的光致界面电荷转移…

利用表面光电压谱研究了四碘化四－（４－三甲胺苯基）卟啉（ＴＴＭＡＰＰＩＨ２）修饰ｎ－ＧａＡＳ（１００）和ｎ－Ｓｉ（１１１）半导体表面的光致界面电荷转移特性。结果表明，ｎ－ＧａＡｓ（１００）表面修饰ＴＴＭＡＰＰＩＨ２分子的光致界面电荷转移效率远比ｎ－Ｓｉ（１１１）表面修饰的高，并且发现在该卟啉分子的非吸收区也有明显的光致界面电荷转移现象，而与ｎ－Ｓｉ（１１１）间则没有这种转移特性。用电化学测量和ＵＶ     

不同体系中油酸甲酯与烷基苯磺酸盐协同效应研究

研究了表面活性剂/盐/模拟油体系与表面活性剂/碱/模拟油体系中油酸甲酯与表面活性剂协同效应机理.结果表明两种体系中协同效应机理不同.在盐体系中,油酸甲酯主要通过改变油相的等效烷烃碳数(EACN) 影响表面活性剂在油水相分配.而碱体系中,油酸甲酯影响表面活性剂在油水相分配从而影响界面张力；另一方面,油酸甲酯吸附在界面上顶替表面活性剂分子影响界面张力.对于不同结构表面活性剂,两种作用竞争的结果不同.