自组装超薄膜及其应用

自组装膜是指以价键或非价键相互作用在一定表面形成的具有某种特定结构、性能的单层或多层超薄膜。在自然界中 ,人们可以看到许多不同的组分通过自组装形成具有层状超分子结构的复杂体系 ,但直到 1 946年 ,人类才在清洁表面制备了单分子层膜[1] 。与分子束外延和化学气相沉积等制备膜的方法相比 ,以自组装方式形成的超薄膜具有有序性高、平整度好、膜的厚度分子水平可控以及不受基底形状限制等优点[2 ] 。近 1 0多年来 ,随着人们对界面化学研究的深入以及对具有特定功能的薄膜材料的需求 ,使自组装超薄膜的研究成为一个热点。本文从分类、…     

基于天然小分子化合物的超分子手性自组装

超分子手性普遍存在于自然界和生命体内,可通过分子在非共价键作用下有序排列形成,对生命科学、药物化学及材料科学的发展起着重要的作用。天然产物来源广泛,具有独特的立体结构和多手性中心,由于其分子手性可以在组装过程中随着分子的有序堆积得到传递和放大,形成超分子手性结构,因此是一类优良的超分子手性构筑基元。研究天然产物的手性自组装,不仅可以拓展其在超分子化学中的应用,还能深化人们对自然界和生命体中手性现象的理解。本文总结了近年来甾体、三萜、氨基酸、糖等天然产物小分子化合物在超分子手性自组装方面的研究进展及其未来的发展前景。     

基于氢键的自组装超分子体系

氢键自组装超分子是超分子体系中相对较新颖和引人注意的领域,它在化学和生物体系中占据非常重要的位置。本文主要介绍目前文献报道的一系列由不同氢键缔合方式形成的自组装超分子。     

光化学在自组装结构调控与探测中的应用

利用光照引发的光化学变化,作为一种通过宏观手段向微观系统提供能量和外加刺激的理想手段,在分子自组装研究中起到了重要的作用.通过光化学变化可以实现对分子自组装结构从分子结构到微观结构,再到宏观性质的多层级调控.反之,通过其他手段调节聚集体的组装结构和分子排列,也可以控制改变聚集体的发光情况.此外,分子荧光探针为认识纳米尺度的分子自组装结构的微观环境提供了有力的支持,是研究自组装结构中不可取代的重要表征手段.本文就光化学手段对分子自组装结构的调控与探测,以及自组装结构对发光分子的光学性质的影响等方面进行了介绍.     

[60]富勒烯的超分子自组装研究进展

超分子自组装是发展超分子电子学的重要途径。随着纳米科学和技术的迅速发展,自组装技术已成功地应用于纳米尺度物质的维数、形貌和功能等的调控。作为构筑分子水平上一维、二维、三维有序功能结构和高有序分子聚集态结构的关键技术,超分子自组装技术有力地推动了具有优良光、电、磁性能的分子材料和纳米功能材料更深层次的研究。本文综述了超分子自组装在富勒烯科学领域的基础研究和应用,特别是对有利于自组织和自组装功能的富勒烯基衍生物的设计与合成、超分子作用力引导的具有特定结构的分子体系的可控自组装、以及富勒烯分子聚集态结构材料的光物理过程、超分子中电子转移和能量转移现象进行了描述;并对卟啉、四硫富瓦烯、碗烯和杯芳烃等一系列富π电子化合物和大环主体分子等包含[60]富勒烯的主体化合物的超分子作用和超分自组装体以及通过氢键、π-π作用、静电力和范德华力和金属配位作用形成的[60]富勒烯超分子自组装体进行了总结,对未来发展进行了展望。     

基于蛋白质分子自组装体系的构建

蛋白质是一类功能丰富、结构独特的生物大分子,具有高度的自组装特性。氨基酸通过酰胺键形成序列确定的肽链,是蛋白质的基本构成单元。肽链通过弱相互作用控制肽链折叠以及蛋白质高级结构的形成。同时,蛋白质是一种来源丰富、生物可降解以及生物相容性可再生资源,利用蛋白质的自组装特性构建具有生物功能的可控自组装体系是纳米科学、材料科学以及生物医学等学科潜在的研究课题之一。本文从分子科学的角度解析了蛋白质三维结构的自组装特性,进一步探讨蛋白质热变性后自组装、金属诱导的蛋白质自组装、蛋白质与高分子的自组装以及蛋白质杂化体的自组装。旨在进一步认识和理解蛋白质的自组装特性,并为设计和构建结构可控及功能独特的自组装体系提供思路。     

有机阳离子-无机多阴离子复合物:高分子体系中的组装及其自组装

有机阳离子包覆多金属氧簇无机多阴离子形成的具有确定化学组成、两亲性核壳结构超分子复合物,具有易于调控和集成有机和无机组分结构与功能的特性.以此类复合物为预组装体的自组装和高分子功能杂化材料展现了一类具有多方面构筑超分子组装体的新型构筑基元体系.如何实现预组装体复合物在结构稳定、具有良好加工性基材中的组装和功能化成为这一领域的重要研究内容.本文系统地总结了基于此类超分子复合物的高分子纳米复合材料和溶液中组装方面的研究进展与发展趋势.     

基于氢键的自组装超分子体系

氢键自组装超分子是超分子体系中相对较新颖和引入注意的领域，它在化学和生物体系中占据非常重要的位置。本文主要介绍目前文献报道的一系列由不同氢键缔合方式形成的自组装超分子。     

氢键复合物自组装性质的研究

超分子复合物体系因近年来发展较快及应用范围广而颇具吸引力。作为形成超分子复合物的主要手段,氢键自组装对于高分子聚合材料以及生命科学等领域有着重要的意义。本文根据氢键的多重性及不同氢键的缔合方式对氢键复合物进行分类,并对氢键自组装复合物的性质和研究状况作了综述,同时介绍了本研究组在此方面的理论研究工作。     

环糊精包合作用诱导聚合物自组装的研究进展

将主客体识别与聚合物自组装相结合,利用环糊精对聚合物的包合作用在溶液中诱导聚合物组装形成结构可控的纳米粒子,形成有别于基于环糊精/聚合物包合作用形成的结晶粉末和超分子水凝胶的新型材料.本文介绍了这种诱导组装方案的研究背景及最新的研究成果,综述了诱导组装的原理、特点及影响因素.研究表明,由这种方案制备的聚合物纳米粒子具有超分子动态可逆的特征,进而显示出对温度和pH等敏感的性质.该类环糊精包合作用诱导组装的聚合物超分子聚集体在生物医学材料方面具有潜在的应用价值,如用作药物和基因的可控传递释放载体.     

寡肽自组装纳米材料研究进展

肽类自组装是自然界普遍存在的分子自组装现象之一,研究其自组装行为对理解生命现象、仿生制备以及构建功能材料等具有重要的意义.寡肽由于合成简单,结构组成明确,同时具有良好的生物相容性、可控的降解性,其组装体在药物/基因控制释放、细胞培养、组织工程支架材料及生物矿化等领域具有很大的应用前景.本文概述了近年来寡肽自组装的研究进展,系统介绍了线性和环状寡肽的分子结构设计、自组装体形貌及组装机理以及组装体在生物医学等领域的应用.     

共聚物的自组装研究进展

自组装是分子间通过非共价键相互作用自发组合形成的一类结构明确、稳定,同时具有某种特定功能或性能的分子聚集体或超分子结构的现象。利用共聚物自组装技术可以制备高度有序介观形貌的功能材料,这些材料有望在生物医学、药物释放、智能材料等领域得到广泛的应用。研究表明,不同结构的共聚物的自组装行为和功能一般不同,同时环境条件,如温度、pH值等也对共聚物自组装行为有很大影响。本文从共聚物结构及外部环境条件两个方面综述了近几年来共聚物的自组装行为规律,并分析了相关自组装结构应用的研究进展。     

配位超分子自组装

配位超分子化学是研究存在配位相互作用的超分子体系的化学,其中配位键对超分子体系的形成和功能具有重要作用。配位超分子材料,又称为金属-有机材料(metal-organic materials,MOMs),既包括具有特定外形、尺寸或空腔的分立、寡聚配合物(如配位多边形和多面体、螺旋体、轮烷、索烃等),也包含由数目不定的组分自发组装而成的无限/多聚配位聚集体(如配位聚合物、金属-有机框架和金属-有机凝胶)等。配位超分子化学的发展很大程度上依赖于配位超分子自组装方法的发展,而各种可设计、可预测、可调控的精准巧妙的配位自组装策略的涌现,不但将超分子化学推向前所未有的水平,同时也极大地丰富和提升了现代超分子化学合成方法与技术。本文主要介绍目前常见的一些配位超分子体系的制备与合成方法,特别是定向合成不同类型的配位超分子体系的组装策略与应用实例。     

ABC型嵌段共聚物自组装理论研究进展

嵌段共聚物的自组装为功能性纳米材料的制备提供了一种重要途径. ABC型嵌段共聚物相比于AB型具有更大的参数空间,自组装行为也更加复杂.在实验所合成的三组分嵌段共聚物自组装体系中,已有多种复杂结构被发现,如螺旋超柱、编织图案等,但实验上比较难以直接阐明它们的形成机理.近年来,本课题组运用自洽场理论(SCFT)对ABC型嵌段共聚物自组装进行了系统的研究,聚焦探索其结构参数及拓扑结构对相行为的影响机制.本文介绍了本课题组关于“非受挫”和“受挫”两大类ABC型嵌段共聚物自组装的SCFT研究成果,揭示了一些非经典相的形成机理,并通过合理的分子设计预测了一系列新颖的有序结构.     

基于天然小分子化合物的超分子自组装

天然产物来源广泛、手性结构独特、具有多修饰位点、良好的生物相容性和可控的降解性, 与其他非天然产物的自组装体系相比, 具有更多的优势. 简单修饰的天然产物在溶剂中容易形成氢键、π-π堆积、范德华作用等非共价键作用, 促使分子有序排列形成聚集体, 成为超分子自组装体系的重要构筑基元. 同时, 其独特的手性结构在分子有序排列过程中, 通常会实现手性由分子层次到超分子层次的传递和放大, 因此, 可用于构建螺旋带、纳米管等多种手性组装体. 天然产物良好的生物相容性和生物活性, 也使得基于此类化合物的组装体可应用于组织工程、药物传递、细胞成像等生命科学领域, 显示其广阔的应用前景. 本文介绍了基于氨基酸、糖、核苷碱基、甾体、三萜等天然产物缀合物在超分子自组装特性方面的研究概况及其发展趋势.     

离子型表面活性剂自组装体系在化学中的应用

本文介绍了离子型表面活性剂在氧化物表面自组装体系的原理及特点,离子型表面活性剂分子从溶液中自发地吸附到氧化物表面形成单分子胶束、双分子胶束和混合胶束,该体系对许多疏水性有机化合物以及经螯合有机基团的金属离子具有很强的吸附富集作用,本文根据不同自组装体系的结构分类详述了它们在分析化学和环境化学中应用研究,并且展望了该技术的应用前景。     

嵌段共聚物自组装的研究进展

自组装是分子间通过非共价键相互作用自发组合形成的一类结构明确、稳定,同时具有某种特定功能或性能的分子聚集体或超分子结构的现象.嵌段共聚物不仅可以在本体中自组装,还能在溶液中自组装.本文综述了嵌段共聚物在溶液中自组装的规律及其主要影响因素,包括嵌段共聚物链段长度、选择性溶剂的性质、嵌段共聚物的浓度、溶液的pH值等;并介绍...     

非共价键自组装有机功能材料

分子自组装对于某些化学反应过程、生物化学过程及生命活动的模拟等方面具有重要的意义。本文对非共价键组装方式自组装的有机功能材料的分类，结构、性质、自组装机理以及研究进展进行了综述。     

苯丙氨酸二肽类分子自组装:分子设计、结构调控与材料应用

近年来,苯丙氨酸二肽类分子的自组装研究受到了广泛关注,已成为超分子化学、生物材料科学研究的前沿领域之一。苯丙氨酸二肽类纳米组装体因具有结构多样、易功能化以及良好的生物相容性等优点,在纳米制造、组织修复等方面展示出巨大的应用潜力。本文从分子设计、组装结构调控与材料应用三个层次系统综述了苯丙氨酸二肽类分子自组装的研究进展。首先总结了苯丙氨酸二肽类分子的修饰改性,包括乙酰基、芳香环、氨基酸、短肽等基团。然后,重点介绍了苯丙氨酸二肽类分子自组装的调控策略和方法,如溶剂、界面、气相、多组分共组装和酶催化组装。最后,介绍了苯丙氨酸二肽类自组装材料在纳米材料合成、传感检测、药物传递及组织修复等方面的应用现状,并分析了该领域今后的发展方向。     

多肽分子自组装

源于自然界中广泛存在的蛋白质自组装现象,近年来多肽的自组装逐渐成为材料学和生物医学等领域的研究热点.通过合理调控多肽的分子结构以及改变外界的环境,多肽分子可以利用氢键、疏水性作用、π-π堆积作用等非共价键力自发或触发地自组装形成形态与结构特异的组装体.由于多肽自身具有良好的生物相容性和可控的降解性能,利用多肽自组装技术构建的各种功能性材料在药物控制释放、组织工程支架材料以及生物矿化等领域内有着巨大的应用前景.本文总结了近年来多肽自组装研究的进展,介绍了多肽自组装技术常见的几种结构模型,概括了多肽自组装的机理,并进一步阐述多肽自组装形成的组装体形态及其在材料学和生物医学等领域里的应用.