一种二价季铵盐在粘土矿物上的吸附

研究了一种不显著降低界面张力的二价季铵盐化合物(MD膜驱剂)在粘土矿物上的吸附. 选取蒙脱土(Su-M)和膨润土(B)两种粘土矿物作为研究对象，其阳离子交换容量(CEC)分别为0.44和0.88 mmol•g^-1. 研究结果表明，MD膜驱剂在低的加入浓度下，MD膜驱剂分子在两种粘土矿物上能全部被吸附，此外，其在Su-M上的饱和吸附量达到100% CECSu-M，而在B上仅为77%CECB. MD膜驱剂只能吸附在粘土矿物的负电荷点上，而不能吸附在单元层外表面的Si-OH中性点上. XRD数据显示，随MD膜驱剂添加浓度的增大，两种粘土矿物的干态层间距略有减小，并根据分子的理论空间尺寸，认为MD膜驱剂在粘土层间只能以单层平卧方式排列.     

3-氨基-1,2,4-三氮唑自组装膜对黄铜的缓蚀作用

3-氨基-1,2,4-三氮唑(ATA)是一种环境友好型金属处理剂, 以其在黄铜表面制备了自组装单分子膜(SAMs), 用电化学方法研究ATA SAMs对黄铜的缓蚀作用及其吸附行为. 结果表明, ATA分子易在黄铜表面形成稳定的ATA SAMs, SAMs抑制了黄铜的阳极氧化过程, 改变了电极表面的双电层结构, 固/液界面双电层电容明显降低, 有良好的缓蚀效果. 研究结果还表明, ATA的吸附行为符合Langmuir吸附等温式, 吸附机理是典型的化学吸附.     

SnO2纳米粒子-花生酸LB膜有序组合体的研究

采用胶体化学法制备了稳定的SnO2纳米粒子（nanoparticleNP）水溶胶，用膜天平和原位布儒斯特角显微镜（BAM）考察了经典成膜材料花生酸（AA）在此水溶胶气-液界面的成膜性，并用LB膜技术在不同基底上制得了单层和多层AA-Sno2NP复合LB膜，通过TEM、小角X-ray、IR和UV-VIS光谱，进一步考察了该有序组装体的结构和周期性，以及组装作中Sno2纳米粒子的形貌、粒度分布和表面聚集状态.结果表明，用这种方法能够制得粒度分布均匀、农致密的Sno2纳米粒子复合LB膜，并且多层复合膜具有良好的周期性.     

有机HTDIOO分子LB膜结构的AFM研究

利用原子力显微镜（AFM）对有机分子HTDIOO单层和多层LB膜结构进行了观察·实验结果表明，针尖与LB膜表面分子间的相互作用力会对成像的膜结构有影响．当悬臂针尖与LB膜表面分子的相互作用力较大时，针尖会扰动HTDIOO分子在单层LB膜中的有序排列．HTDIOO单层LB膜具有有序结构；而在多层LB膜中，HTDIOO分子则聚集在一起形成了一定的畴结构．     

饱和锌的粘土矿物吸附半胱氨酸的机理

用红外光谱、X射线衍射（XRD）和热分析研究了饱和过渡金属锌的粘土矿物吸附半胱氨酸的机理；XRD结果显示吸附了半胱氨酸后的粘土矿物的d(001)方向的距离明显增大，说明被吸附的半胱氨酸进入了粘土的层状结构之中；饱和了锌的粘土矿物吸附半胱氨酸有两种方式，其一为弱相互作用，另一种强相互作用；后一种方式吸附的半胱氨酸与粘土的过渡金属之间形成了配合结构，结合力比较强，在热作用下，它们一直到395℃左右才分解；强相互作用吸附的半胱氨酸主要是以去质子的两性离子和阴离子形式存在于粘土矿物上，与过渡金属形成螯合的六元环结构。     

TTF、TCNQ及电荷转移复合物TTF-TCNQ在Au（111）表面吸附的ECSTM研究

研究发现当电极电位处于双层区时,三种分子在Au（111）电极表面均可形成高度有序的吸附结构.TTF与TCNQ分子有序吸附层的单胞结构分别为（6×3）和（4×7）,如图1中的模型所示,分子均是以平躺的方式吸附在Au（111）电极表面.而当电极电位向负方向移至0.08V（RHE）时,TCNQ分子的吸附结构发生了相转变,形成了一种单胞为（3√3×12）的新型结构.这是由于在较负的电位下,TCNQ分子与金电极之间的作用减弱,而相邻分子之间的排斥作用占据主导地位,使得相邻分子间的角度由原来的60°增大至90°,单胞结构发生了相应的改变.电荷转移复合物TTF-TCNQ在Au（111）表面则构筑了层状吸附结构,而且分子不再以平躺形式进行吸附,而是采取肩并肩站立的方式堆积成有序结构,与单纯两种分子在吸附结构和吸附方式上均不相同,如图2所示.此时π-π堆积作用在分子的组装过程中占据主导地位,该堆积方式与TTF-TCNQ单晶和薄膜的结构具有一定的相似性.     

层层组装法制备(LDH/DNA/LDH/LTO)n多层复合膜及其红外辐射性能

采用层层自组装（LBL）的方式将带负电荷的层状氧化钛（LTO）纳米片以及DNA分子和带正电荷的层状双氢氧化物（LDH）纳米片交替组装，制备了一种人工设计的杂化薄膜，并研究了样品在8~14 μm波段的红外发射率。X射线衍射（XRD）结果表明，（LDH/DNA/LDH/LTO）_n杂化膜在垂直于基底的方向呈长程堆积的有序结构，DNA分子链和LTO纳米片均以单层的形式平铺在LDHs层板间。从扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）图像可以看出，薄膜呈现出均匀的、连续的表面形态。通过能量色散X射线光谱（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）分析，确认了薄膜的组分，且每一种组分都均匀地平铺在每一个组装单层中，在垂直于基底的方向有序堆积形成均匀的薄膜。由于多组分之间存在协同作用，而且规整有序的层状薄膜结构的构筑增强了不同组分之间的界面效应、提供了平整光滑的薄膜表面，使该复合薄膜的红外发射率降低至0.419。这些结果清楚地表明，层层自组装方式制备的杂化复合膜能有效降低其红外发射率。     

实时生物分子相互作用分析技术用于链霉亲和素-生物素化抗体的层层组装研究

使用生物分子相互作用分析（Biomolecular interaction analysis,BIA)技术实时监测了在链霉素和素表面层层组装亲和素－生物素化抗体多层膜的过程，结果表明，通过链霉素和素与生物素之间的强亲和作用，能够在表面形成均一的多层膜，并用实时BIA技术求得了每层蛋白质的表面浓度，对于生物素化抗体，单层吸附表面浓度为1.32ng/mm^2；对于链霉亲和素，单层吸附表面浓度为2.93ng/mm^2。同时对蛋白质在表面的排列状态进行了探讨。     

硅表面有机单层膜 :微印章、微加工与微阵列

总结了作者的实验室在将有机物结合到硅表面方面的研究进展.发现并发展了将有机单层膜组装到硅、氧化硅和相关材料表面的新方法.这些方法简单、可重复，并可得到物理、化学性能良好的致密单层膜.这些单层膜在许多方面有令人鼓舞的应用，包括（a）应用于软印刷术，特别是微接触印章法; （b）用作硅的微加工（微机电系统，MEMS）的单层膜润滑剂; （c）用作DNA和蛋白质微阵列功能分子固定的基底.     

非手性的酞菁铜分子在Bi(111)表面上的手性特征

利用低温扫描隧道显微镜（LT-STM）研究了酞菁铜（CuPc）分子在Bi（111）表面上的吸附和手性自组装结构。由于较弱的分子-衬底相互作用,我们发现在液氮温度（78 K）下吸附在Bi（111）表面上的单个CuPc分子围绕着分子中心发生旋转,直到遇到其他分子形成团簇为止。随着分子覆盖度的增加,CuPc分子形成了自组装分子单层。高分辨STM图表明,非手性的CuPc分子出现了手性特征：两个相对的酞菁基团发生了弯曲。当覆盖度超过一个分子层,酞菁铜分子的吸附取向由“平躺”转变到“站立”姿态。我们认为,酞菁铜分子的手性起源是由两种因素共同导致的结果：一种是分子-衬底之间的非对称电荷转移,另一种是相邻分子间的非对称性的范德华力作用。     

谷胱甘肽在汞表面吸附与自组装行为的原子力显微镜研究

用原子力显微镜研究谷胱甘肽（GSH）在汞表面的吸附与自组装状态。谷胱甘肽在汞表面首先形成非均匀地堡状吸附体,大部分单个吸附体高约10-13mn,半高直径约20nm。约每6个单吸附体以近似等边三角形形态自组装成一簇。随着吸附时间的延长,GSH可在汞表面自组装成约15nm的多分子层紧密层。与此同时,在紧密吸附层上可自组装成高约90—170nm、半高直径约130nm的特大吸附簇。     

牛血清白蛋白在气-液界面上的吸附行为及其与含芘手性探针分子的相互作用研究

利用表面压力-时间曲线对牛血清白蛋白(BSA)在气液界面上的吸附行为和对手性探针分子D/L-[4-(1-芘基)]丁酰基-苯丙氨酸(PPs)的界面手性识别, 以及由此引起的气液界面上BSA的构象变化进行了研究. 结果表明, 界面上形成的稳定单层膜经历了漫长的构象调整过程; BSA的表面压力的变化说明其对亚相中的探针分子很强的浓度依赖性和对手性分子的区分能力. 在较高的PLP和PDP探针分子浓度下, BSA的成膜性均受到了很大抑制, 但较低的PLP和PDP探针分子浓度却转而对BSA成膜有利; 与PLP相比, PDP能更有效地与BSA在界面结合, 其复合膜的稳定性更好.     

TiO2/十六烷基三甲基溴化铵有序交替层状纳米复合薄膜的制备与结构表征

近年来有序交替的层状纳米结构薄膜的制备吸引了研究者们的极大关注. 目前, 这类薄膜的制备方法研究得最多的是LB技术[1～3]、基于化学吸附的自组装成膜技术[4,5]和交替沉积组装技术[6～8]. 但这几种方法都有明显的缺陷[9,10], 其中,通过LB技术制备有序交替层状纳米复合薄膜需要昂贵的仪器, 而且由于层间是分子相互作用, 膜的稳定性较差; 基于化学吸附的自组装成膜技术由于需要高反应活性的分子和特殊的基底表面, 并且由于化学反应的产率很难达到100%, 因此通过这种方法制备结构有序的多层膜并不容易; 利用交替沉积的方法制备出具有实用厚度的纳米多层膜需要耗费大量的时间. 最近, 出现了一种称为蒸发诱导的超分子自组装方法, 由这种方法制备的纳米多层膜具有成膜速度快和膜有序度高等优点, 此外还可以通过改变成膜物质浓度和拉膜速度来控制薄膜的厚度, 但与LB膜相比其厚度无法在分子水平上控制. 利用这种方法制备多层膜目前的文献报道仅限于线形SiO2与有机物的组装[10～13]. 本文利用这种方法制备了TiO2/十六烷基三甲基溴化铵纳米复合薄膜并对其结构进行了表征, 结果表明所制备的薄膜具有TiO2/十六烷基三甲基溴化铵有序交替的层状结构.     

制备导电聚合物-半导体纳米颗粒自组装膜

中国科学院基础局“九五”重大项目资助（ KJ950-A1-505-02）　　有机-无机纳米复合材料在高级功能器件制造中有巨大的应用前景 .这些器件中需要控制其中各个组分在纳米、甚至分子尺度上的取向 [1]（ orientation）和组织 [2]（ organization） ,因为它们的功能强烈地依赖于其局部化学微环境和相关结构的尺寸 .近年来 ,逐层自组装（ Layer-By-Layer Assembly）技术作为一种制备多层超薄复合膜的新方法已引起广泛关注 .采用具有相反电荷的聚电解质与表面修饰的纳米颗粒 ,通过逐层自组装过程 ,是制备分子有序排列的纳米多层复合结构膜材料…     

吡咯烷二硫代氨基甲酸铵自组装膜对铜的缓蚀作用

吡咯烷二硫代氨基甲酸铵(APDTC)是一种环境友好型金属缓蚀剂, 以其在铜表面制备了自组装单分子膜(SAMs), 用电化学方法研究在0.5 mol·L-1 HCl介质中APDTC SAMs对铜的缓蚀作用及其吸附行为. 结果表明, APDTC分子易在铜表面形成稳定的APDTC SAMs, 改变了电极表面的双电层结构, SAMs同时抑制了铜的阳极氧化过程和阴极还原过程, 铜电极的电荷转移电阻明显提高, 双电层电容明显降低. 电化学阻抗和极化曲线测试结果显示, 在0.5 mol·L-1 HCl介质中, 铜表面APDTC SAMs表现出良好的缓蚀效果. 研究结果还表明, APDTC的吸附行为符合Langmuir吸附等温式, 吸附机理是介于化学吸附和物理吸附之间的一种吸附.     

2-(1-萘基偶氮)-咪唑的合成及组装Langmuir-Blodgett膜

合成了一个非典型两亲性分子,2-(1-萘基偶氮)-咪唑(2-NDIM),对它在气/液界面上的组装和LB膜性质进行了研究。结果表明:2-NDIM不能在水相表面形成Langmuir膜,在Ag NO3水溶液亚相中能形成稳定、均匀的配位聚合物单分子膜,组装的LB膜为J-聚集体,最大吸收波长为403nm,归属于反式-N=N-双键的π-π*电子跃迁,光激发LB膜中偶氮基团的反-顺异构化作用不明显,具有较低的反-顺光异构化量子产率。     

二维TiC 层表面H2的化学吸附与物理吸附

第一性原理计算研究发现由于二维TiC 单原子层具有高的比表面积与大量的暴露在表面的Ti 原子,其是一种非常有潜力的储氢材料. 计算结果显示H₂可以在二维TiC 单原子层表面进行物理吸附与化学吸附. 其中化学吸附能为每个氢分子0.36 eV,物理吸附能是每个氢分子0.09 eV. 覆盖度为1和1/4层（ML）时,H₂分子在二维TiC 单原子层表面的离解势垒分别为1.12 和0.33 eV. 因此,除了物理吸附与化学吸附,TiC 表面还存在H单原子吸附. 最大的H₂储存率可以达到7.69%（质量分数）. 其中,离解的H原子、化学吸附的H₂、物理吸附的H₂的储存率分别为1.54%、3.07%、3.07%. 符合Kubas吸附特征的储存率为3.07%. 化学吸附能随覆盖度的变化非常小,这有利于H₂分子的吸附与释放.     

2-[3-(4-甲氧基苯氧基)丙基]-1,3-二乙酰硫基丙烷的合成

自组装单层膜(SAMs)技术是自20世纪80年代以来快速发展起来的一个新型有机成膜技术,它是通过表面活性剂的头基与基底之间产生化学吸附,在界面上自发形成的有序的单分子层[1].     

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.     

银电极上4-氨基安替比林原位表面增强拉曼光谱电化学

在银电极表面4-氨基安替比林(4-AAP)分子自组装,形成单分子膜层.应用表面增强拉曼散射(SERS)光谱原位考察不同电位下4-AAP在电极表面的吸附机理及其组装液pH值对组装分子与银作用方式的影响.依据密度泛函数(DFT)理论预测4-AAP分子振动模式及其SERS光谱归属.结果表明:在开路电位下,组装层中的4-AAP分子以N15和O3为位点,由苯环倾斜和比林环垂直的方式吸附在银表面;但随着外加电位负移,4-AAP分子的苯环趋于垂直吸附而比林环则逐渐以平行方式靠近银表面.在-0.8V电位下,4-AAP分子从银表面脱附.酸性溶液中组装,形成的4-AAP膜层以N15和O3为位点吸附于银表面,比林环倾斜而苯环直立;碱性条件下,分子的吸附位点不变,比林环呈平行取向,而苯环倾斜于银表面.