电子显微镜下的纳米世界

以高中阶段知识为基础,简述了扫描电子显微镜、透射电子显微镜等电镜技术的发展和基本原理,并以实际应用案例介绍了电镜技术在纳米科学领域的应用,最后给出了电镜技术的未来发展前景。     

手性钌(Ⅱ)配合物对DNA的立体选择性断裂

八面体钌(Ⅱ)多吡啶配合物与双螺旋DNA插入结合后具有较强的结合能力,并且含有一个具有氧化一还原活性的中心金属离子．它们对氧化剂相对比较稳定,但对光比较敏感,因此可利用光辐射使之产生单线态氧或羟基自由基等而使DNA裂解．此外,这些配合物具有左手∧-和右手△-两种构型,与同样具有手性的DNA作用时,存在着立体选择性结合．并且在对DNA的断裂反应中也存在一定的立体选择性,可作为不同构型DNA的结构探针．     

新型双核配合物的形成、与DNA的作用机制及荧光性质研究

利用紫外、荧光和粘度等方法研究了含不同配体的钌(II)配合物[Ru(phen)₂CImP]^2＋(CImP＝3,4-二羟基-咪唑并[4,5-i][1,10]邻菲咯啉)和[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋(TPPZ＝四吡啶[3,2-a:2',3'-c:3',2'-h:2'',3''-j]吩嗪)与DNA的作用机制, 并研究了配合物与Zn^2＋配合后荧光性质变化. 结果表明[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋与DNA以插入模式作用, 而[Ru(phen)₂CImP]^2＋与DNA则以沟面结合模式作用. 向配合物溶液中滴加Zn^2＋后, 配合物[Ru(phen)₂TPPZ]^2＋和[Ru(phen)₂CImP]^2＋均可以与Zn^2＋形成双核配合物[Ru(phen)₂(TPPZ)Zn]^4＋和[Ru(phen)₂(CImP)Zn]^4＋, 配合物的荧光减弱. 与DNA作用后, 配合物仍可以与Zn^2＋配位形成双核配合物, 但[Ru(phen)₂(TPPZ)Zn]^4＋保持插入模式与DNA作用, 配合物的荧光减弱. 而[Ru(phen)₂(CImP)Zn]^4＋与DNA则由沟面结合改为插入结合, 配合物的荧光增强.     

多吡啶钴(Ⅲ)配合物与Zn2+形成的新型“关-开”荧光探针

近十几年来,对小分子过渡金属配合物与大分子DNA键合与识别机理的研究一直是国际上生物无机化学领域十分活跃的研究课题[1￣3],已发展了一系列具有特定功能的配合物,如DNA结构探针和DNA荧光探针等。与其他类型的金属配合物相比,八面体过渡金属多吡啶配合物具有丰富的光化学和光物理信息,当这些配合物与DNA相互作用时,由于结构匹配或微环境的差异,配合物的光谱特征会出现不同程度的改变,从而达到对DNA的检测。传统的DNA荧光探针有[Ru(bpy)2dppz]2 和[Ru(phen)2dppz]2 (bpy=2,2′-联吡啶,phen=1,10-菲咯啉,dppz=二吡啶[3,2-a∶2′,3′…     

新型双核配合物的形成及荧光性质研究

利用光谱学方法研究了[Ru(bpy)2TPPHZ]2+(TPPHZ=四吡啶[3,2-a: 2',3'-c: 3",2"-h: 2'",3'"-j]吩嗪)和[Ru(bpy)2ODHIP]2+(ODHIP=3,4-二羟基-咪唑并[4,5-f][1,10]邻菲咯啉)与Ni2+的配位情况及配位后的荧光性质变化, 探讨了配合物与Ni2+配位形成双核配合物后与DNA的作用机制变化. 结果表明, [Ru(bpy)2TPPHZ]2+和[Ru(bpy)2ODHIP]2+均可与Ni2+配位, 形成双核配合物[Ru(bpy)2(TPPHZ)Ni]4+和[Ru(bpy)2(ODHIP)Ni]4+, 配合物的荧光强度随着Ni2+浓度的增加而减弱. 与DNA作用后, 配合物仍可与Ni2+配位形成双核配合物, [Ru(bpy)2(TPPHZ)Ni]4+的荧光几乎完全消失, 同时配合物与DNA保持插入模式作用, 而配合物[Ru(bpy)2(ODHIP)Ni]4+与DNA的作用则由沟面结合改为插入结合, 同时配合物的荧光减弱.     

配体形状对多吡啶铜(Ⅱ)配合物与DNA作用的影响

合成了一系列含有平面配体的Cu(Ⅱ)多吡啶配合物[Cu(IP)₂]²⁺、[Cu(PIP)₂]²⁺、[Cu(DPPZ)₂]²⁺和[Cu(HPIP)₂]²⁺，用吸收光谱、CD光谱和粘度等方法研究了这些配合物与小牛胸腺DNA的作用。结果表明配体上的取代基及配体的平面性对这些四面体配合物与DNA的结合强弱产生一定的影响。[Cu(DPPZ)₂]²⁺与DNA的结合较强，而[Cu(HPIP)₂]²⁺与DNA的结合较弱。CD光谱显示配合物[Cu(DPPZ)₂]²⁺、[Cu(PIP)₂]²⁺和[Cu(HPIP)₂]²⁺的加入会导致DNA的CD光谱减弱。而[Cu(IP)₂]²⁺的加入则会使DNA的CD光谱增强。同时，[Cu(IP)₂]²⁺与DNA结合后，还会引起一定程度的DNA构型转换，即DNA从B型转换成Z型。     

聚甲基丙烯酸甲酯-牛血清白蛋白核壳纳米粒子在金表面的吸附过程及在传感器中的应用

利用铜离子引发体系, 制备出核层为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壳层为牛血清白蛋白(BSA)的PMMA-BSA核壳纳米粒子. 通过透射电子显微镜(TEM)表征, 直接观察到PMMA-BSA纳米粒子的核壳结构.结合X射线光电子能谱(XPS)测试, 分析PMMA-BSA纳米粒子的表面成分, 证明PMMA-BSA纳米粒子的壳层是BSA. 利用带耗散的石英晶体微天平(QCM-D)研究了PMMA-BSA纳米粒子在金片表面的吸附行为. 频率的迅速下降, 耗散因子的快速上升, 说明PMMA-BSA粒子快速地吸附到金片表面. 利用磷酸盐缓冲液反复冲洗时, 频率和耗散没有变化, 表明PMMA-BSA 纳米粒子在金片上吸附较牢固. 以金电极为基底电极, 吸附PMMA-BSA纳米粒子后, 利用戊二醛修饰粒子壳层, 再通过氨基与醛基的反应来固定葡萄糖氧化酶, 制备出电流型葡萄糖传感器. 电化学测试表明该传感器对葡萄糖具有良好的电流响应, 在0.3 V的工作电位下, 响应电流与葡萄糖浓度在0.20-5.85 mmol·L^-1范围内呈现出较好的线性关系, 相关系数为0.989. 传感器的灵敏度高达28.6 μA·L·mmol^-1·cm^-2, 响应时间仅为11 s. 传感器还具有良好的稳定性, 在25℃下储存30 d, 响应电流仅下降了16%.     

锂离子电池正极材料Li_(1.2)Mn_(0.54-x)Ni_(0.13)Co_(0.13)Zr_xO_2的制备及电化学性能

为了改善富锂锰基正极材料Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2的循环性能,采用燃烧法合成了正极材料Li1.2Mn0.54-xNi0.13Co0.13ZrxO2(x=0.00,0.01,0.02,0.03,0.06).通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构与形貌进行了表征,利用恒电流充放电测试,循环伏安(CV)及电化学交流阻抗谱(EIS)技术对其电化学性能进行测试.结果表明,Li1.2Mn0.54-xNi0.13Co0.13ZrxO2(x=0.00,0.01,0.02,0.03,0.06)正极材料均具有α-NaFeO2型层状结构;在室温,2.0-4.8 V电压范围,以0.1C和1.0C(充放电电流以1.0C=180 mA·g-1计算)倍率充放电进行测试,样品Li1.2Mn0.52Ni0.13Co0.13Zr0.02O2的首次放电比容量分别为280.3和206.4 mAh·g-1.其中,在1.0C倍率下,100次循环后容量保持率由原来的73.2%提高到88.9%;以5.0C倍率充放电进行测试,经50次循环后,掺杂正极材料的放电比容量为76.5 mAh·g-1,而未掺杂材料仅有15.0 mAh·g-1.在50、25和-10°C,2.0C倍率条件下,掺杂正极材料的电化学性能均得到有效改善,其中,在-10°C经过50次循环后正极材料Li1.2Mn0.52Ni0.13Co0.13Zr0.02O2比未掺杂的正极材料相比,其放电比容量提高了61.1%.     

钌（Ⅱ）多吡啶配合物的合成、荧光性质及与脱氧核糖核酸DNA的作用机制研究

设计合成含多个配位中心的多吡啶配体ODCIP(3,4-二氯基苯并咪唑并[4,5-f][1,10]邻菲咯啉)及其钌(Ⅱ)多吡啶配合物[Ru(bpy)2ODCIP]2 .运用元素分析、红外光谱、核磁谱和质谱对配体及配合物进行结构表征.利用紫外吸收光谱、荧光光谱和粘度法研究了[Ru(bpy)2ODCIP]2 与DNA(脱氧核糖核酸)的作用机制、与Co2 配位后与DNA的作用机制及其荧光变化情况.结果表明[Ru(bpy)2ODCIP]2 与DNA通过部分插入模式作用,[Ru(bpy)2ODCIP]2 与Co2 配位形成的双核配合物[Ru(bpy)2(ODCIP)Co]4 也能与DNA插入结合.进一步利用稳态荧光发射光谱、荧光淬灭实验等方法研究了单核配合物[Ru(bpy)2ODCIP]2 和双核配合物[Ru(bpy)2(ODCIP)Co]4 的荧光性质.     

[Ru(bpy)_2tpphz]~(2+)与Zn~(2+)形成的双核配合物的荧光性质研究

近年来,钌多吡啶配合物与DNA的作用得到了比较广泛的研究,并且发展了一系列具有特定功能的钌配合物犤1犦。如传统的DNA分子光开关犤Ru(bpy)2dppz犦2+和犤Ru(phen)2dppz犦2+犤2,3犦(bpy=2,2'-联吡啶,phen=1,10-菲咯啉,dppz=二吡啶犤3,2-a:2',3'-c犦吩嗪)。这些配合物与DNA具有较强的结合力,在水溶液中几乎不发光,但在DNA存在下则有强烈荧光发出。这是由于配合物插入DNA的碱基对之后,保护了dppz的吡嗪环上的N原子,使其免受水分子的进攻从而导致配合物荧光的恢复。但是对于大多数的多吡啶钌配合物来讲,由于其自身较强的背景荧光或与DN…