自组装单分子膜在电化学电子转移过程中的应用

综述了自组装单分子膜作为模型体系在电化学电极过程中长程电子转移方面应用的一些重要研究成果。重点介绍了电子转移距离、电活性中心的微环境、膜表面分子的设计和状态等因素对长程电子转移的影响情况。展望了该领域今后的发展方向。     

金表面偶氮苯自组装膜的光电化学响应

金表面偶氮苯自组装膜的光电化学响应王永强，王健，于化忠，蔡生民，刘忠范（北京大学化学与分子工程学院智能材料研究中心，北京，１００８７１）关键词偶氮苯，自组装膜，光致异构化，电化学偶氮苯基团特征的光致异构化及电化学响应在分子开关器件和超高密度信息存储等...     

偶氮苯衍生物自组装膜特征电化学的模拟

讨论了偶氮苯衍生物自组装膜的电极反应速率常数对其表面覆盖度的依赖关系的机理,建立了相应的数学模型,进一步编写计算程序对这种电化学行为做了模拟讨论。     

化学吸附自组装偶氮苯小分子单层膜及表面浸润性研究

通过化学吸附自组装的方法, 将小分子量的偶氮苯分子自组装到平滑硅基底表面, 其表面接触角为83.7°. 微结构化硅基底表面的偶氮苯单层膜上表现出超疏水的特性, 接触角达到了151.9°. 经过紫外光照射后, 该表面的接触角没有发生明显的降低.     

偶氮苯衍生物自组装膜的表征及组装动力学

报导了4-正辛基-4′-（3－巯基丙氧基）偶氮苯（简称C8AzoC3）自组装膜（Self-AssembledMonolnyersSAMs）的表征及其自组装成膜动力学，接触角滴定、原子力显微镜（AFM）及电化学的实验结果表明，C8AzoC3分子在金表面自组装形成致密有序的流水性单分子膜，并且在电极上没有明显的电化学响应．通过控制组装时间，考察了偶氮苯自组装形成单分子膜的动力学过程，从接触角和电化学数据得到组装过程的速率常数kad为（1.2±0.2）×103mol-1·dm3·s－1；依据不同组装时间形成的自组装膜的特征循环伏安行为，提出了C8AzoC3分子在金表面自组装过程的动态模型．     

偶氮苯衍生物自组装单分子膜中的分子取响

利用反射红外光谱研究了金表面一系列具有不同碳链长度的偶氮苯巯基衍生物的自组装单分子膜.通过对比各向同性样品的透射谱和单分子膜的反射谱中各个吸收峰强度,定量地研究了分子中各部分的取向与分子结构的关系.我们分别提出了烷基链和偶氮基团取向计算的方法,利用该方法成功地求得了分子中各部分在膜的倾角.结果显示,当分子中烷基链长度增大时,碳链和偶氮苯基团相对于法线的倾斜逐渐加剧.这种倾角的变化归因于分子中碳链间范德华引力增大时,引起分子逐渐倾斜以达到最佳的范德华接触.同时研究发现,烷基链和偶氮基团受碳长度变化的影响并不相同.当分子中亚甲基数目增多时,烷基链的倾角迅速增大而偶氮苯倾角的增大则相对缓慢,这反映了它们在空间需求和本身刚性上的不同。     

偶氮苯硫醇衍生物自组装成膜过程考察

The formation kinetics of the self-assembled monolayer (SAM) of an azobenzenealkanethiol, denoted as AzoC2SH on surface was studied using electrochemical techniques, and the monolayers prepared at different assembly times and concentration were also investigated. A two-step adsorption kinetics has been confirmed: the fast adsorption process and the following long-term reorganization. The equilibrium constant(K)for the adsorption and the interaction factor between adsorbate-adsorbate molecules (δ) were evaluated based on the Frumkin isotherm and determined to be (3. 17±0. 13)× 106 mol•L(-1) and -0.34±0.04, respectively. The Gibbs free energy (G)of SAM was determined to be -(37. 07±0. 13)kJ•mol(-1).     

偶氮苯衍生物自组装单分子膜中的分子取响

利用反射红外光谱研究了金表面一系列具有不同碳链长度的偶氮苯巯基衍生物的自组装单分子膜.通过对比各向同性样品的透射谱和单分子膜的反射谱中各个吸收峰强度,定量地研究了分子中各部分的取向与分子结构的关系.我们分别提出了烷基链和偶氮基团取向计算的方法,利用该方法成功地求得了分子中各部分在膜的倾角.结果显示,当分子中烷基链长度增大时,碳链和偶氮苯基团相对于法线的倾斜逐渐加剧.这种倾角的变化归因于分子中碳链间范德华引力增大时,引起分子逐渐倾斜以达到最佳的范德华接触.同时研究发现,烷基链和偶氮基团受碳长度变化的影响并不相同.当分子中亚甲基数目增多时,烷基链的倾角迅速增大而偶氮苯倾角的增大则相对缓慢,这反映了它们在空间需求和本身刚性上的不同。     

DNA在氨基功能化偶氮苯自组装膜表面的固定

采用简单快速的方法制备出将DNA固定在其表面的单分子层敏感膜.首先采用表面自组装技术将硅氧烷基偶氮苯衍生物H2NAzoCONHC3Si(OCH3)3(APDA-N-TMSPBA)组装在硅表面,在详细考察单分子层薄膜的化学结构、表面浸润性和分子表面形貌之后,又通过紫外吸收光谱(UV)在位考察了硅氧烷基偶氮苯衍生物的光学异构特性.在DNA在自组装薄膜固定后,X光电子能谱仪(XPS)结果显示出现了明显的磷元素信号,表明DNA分子可以成功固定在自组装膜表面.     

新型偶氮苯硫醇衍生物自组装膜的制备与结构表征

Self Assembled Monolayers(SAMs) of a series of mercapto contained azobenzene derivatives with the structure of CnH2n+1AzoO(CH 2)mSH (where n =4,6,8,10,12; with m =3,5 respectively) were prepared and characterized. Wettability measurement of water on the SAMs demonstrates that molecular packing density in the monolayers increases while the alkyl chain in the molecules is lengthened. Both the n and m values have similar contribution to the wetting property of SAMs. The RA IR spectra reveal that the alkyl chains in the SAMs tilt away dramatically from the surface normal direction with the increase in their length. However, the orientation of azobenzene moiety is found to be influenced slightly by the alkyl chain length, which is due to the tenderness of the molecule.     

自组装膜结构与电化学行为的关系

报导了组装时间对４－乙氧基－４＇－Ｎ（２″－巯基－乙基）羧基酰胺－偶氮苯（Ｃ２ＡｚｏＣ２）自组装膜电化学行为的影响。接触角与界面电容的数据表明，组装时间的增长使自组装膜表面覆盖度增加。从循环伏安图中可以观察到氧化峰与还原峰之间的距离增大，同时计算得到的表观电极反应速率常数显著减小。基于偶氮苯基团的自身结构及其在电化学反应过程中所经历的构型改变，认为有序体系中组装结构的致密性阻碍偶氮苯基团的构型变化     

基于纳米金自组装膜固定辣根过氧化物酶的生物传感研究

将辣根过氧化物酶(HRP)通过纳米技术和自组装技术固定于电极表面,制得了酶修饰电极.纳米金与HRP形成了静电复合物并高效地保持了HRP的生物活性,以对苯二酚作为电子媒介体,差示脉冲伏安法(DPV)研究生物酶电极测定H2O2的线性范围为5.0×10-6～1.0×10-3 mol/L,检测限为2.5×10-6 mol/L,线性方程为△I=0.34765+4.05553CH2O2(mM).酶电极的表观米氏常数(K(app))为0.0675 mmol/L.实验同时证明该生物酶电极具有良好的稳定性和使用寿命.     

四氯苯醌自组装膜电子传递机制的研究

2,3,5,6-Tetrachloride-quinone was anchored to a gold surface through the self-assembled monolayers of dithiol [DT HS-(CH2)n-SH n=2,4,6,8,10]. The surface coverage of the anchored TQ was esteminated to be 4.9 ×10-11 mol•cm-2. The electron transfer rate constant Ket associated with the redox process of anchored film decreased from 6.75 s-1 at n=2 to 0.169 s-1 at n=10 with increasing the chain length of the DT SAMs througth the redox potential of TQ. The turning barrier coefficient(β) of the electron transfer was estimated to be 0.82Å-1 from the observed linear relationship between the Ket and the monolayer chain length.     

分子动力学模拟多巴在自组装膜上的黏附性

为了更好地理解贻贝在表面的黏附机理,实现水下胶黏,采用分子动力学方法研究了多巴在自组装膜上的黏附性:采用伞形取样和加权柱状图分析方法计算了多巴在不同自组装膜表面的黏附自由能,使用拉伸分子动力学模拟研究了多巴在不同自组装膜表面上黏附后的脱附力.结果表明,多巴在带负电的羧基自组装膜上的黏附能比在带正电的氨基自组装膜上的大,多巴更容易黏附到带负电表面;多巴在带电表面的黏附能比未带电表面的黏附能更强,表明在带电表面黏附更稳定.进一步分析了多巴在不同表面的取向分布,发现多巴与不同表面相互作用的方式不同:与疏水表面主要通过苯环相互作用;与亲水表面主要通过羟基相互作用;与负电表面主要通过氨基相互作用;与正电表面主要通过羧基相互作用.通过模拟比较了多巴在不同自组装膜上的脱附力,发现多巴在带电表面的脱附力比在未带电表面的大,与黏附能的趋势一致.对比4种非带电表面的脱附力,发现多巴在疏水性甲基自组装膜表面的脱附力最大,黏附更稳定,随着表面疏水性的增加,脱附力增大,黏附稳定性增强.本工作可为研发新型水下胶黏剂提供理论指导.     

紫精硫醇自组膜与烷基硫醇自交换的电化学研究

近年发展起来的自组膜（SAM）［‘］，是组织有序、定向、密集、完好的单分子层，在分子水平上达到控制电极界面微结构的要求．特别是含电活性基团的硫酸自组膜，为电化学研究提供了一个重要的实验体系，借此可探测电极表面上分子微结构和宏观电化学响应之间的关系．文献中报导     

卟啉类自组装膜在电分析化学中的应用

评述了卟啉及其金属配合物自组装膜在电分析化学领域的应用研究进展,并简要介绍了卟啉的结构及其金属配合物的特点。对卟啉类自组装膜在电分析化学领域内的应用作了展望。     

自组装膜研究进展及其在传感器技术中的应用

本文对自组装膜技术近年来的研究进展了综述。着重评述了在汞及金电极表面的含硫有机物所形成的自组装膜，并对其在传感器技术中的应用 进行了评价与展望。