氨基改性纤维素纳米晶体的自组装行为研究

采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶体(CNC),然后用环氧氯丙烷、氨水依次对其表面改性得到氨基改性的CNC (CNC-NH_2),进一步采用蒸发诱导自组装(EISA)法制备CNC-NH_2薄膜.通过偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)和流变测试对CNC-NH_2悬浮液和薄膜的自组装行为进行研究.结果表明,CNC-NH_2为棒状粒子,氨基的引入提高了其热稳定性.随着CNC-NH_2悬浮液浓度增大,手性向列型液晶相逐渐形成,且干燥成膜后仍然能保持织态结构.流变测试表明,CNCNH_2悬浮液显示独特的流变行为,可以观察到明显的相转变浓度和相转变温度.此外,考察了超声时间对CNC-NH_2悬浮液成膜的影响.随着超声时间的延长,CNC-NH_2膜由无色透明向虹彩色转变,且具有虹彩现象的膜对光的特殊波段产生吸收.     

SrTiO3纳米四方片状晶体的自组装行为及向立方晶体的转变

采用复合氢氧化物媒介法(CHM), 以SrCO₃和TiO₂为原料在200 ℃、48 h的生长条件下合成了立方相SrTiO₃纳米晶体, 它由大量的平行四方片层自组装成为长约500-800 nm、宽约100-150 nm的弯曲条状. 生长时加入少量水可以改变晶体的形状得到尺寸略大的立方SrTiO₃颗粒. 探讨了CHM法制备纳米SrTiO₃粉体的形成机理, 指出SrTiO₃纳米条的生长经过了“溶解→均相成核→片状晶体的生长→片层自组装”四个过程, 此外分析了水在CHM方法中对晶体生长产生的影响.     

纳米微晶纤维素表面改性研究

分别对纳米微晶纤维素(NCC)的表面进行醋酸酯化、羟乙基化和羟丙基化改性,利用FT-IR、TEM、13C-NMR、TGA对改性产物进行表征,研究不同的表面改性方法对纳米微晶纤维素性能的影响.结果表明,利用这几种方法改性后的NCC,经干燥后都可以重新分散在适当的溶剂中,且颗粒粒径没有明显变化,但不同改性产物的热性能有所差异.     

纳米晶体自组装结构中非辐射能量传递过程的验证

以上转换纳米粒子NaYF₄：20% Yb,2% Er@NaYF₄（标记为UCNP）和金纳米粒子（AuNP）分别作为能量传递研究的给体和受体,研究在具有确定位置关系的组装结构中二者之间的非辐射能量传递是否存在。以UCNP和AuNP作为基本构建单元,采用气-液界面溶剂挥发法,得到了连续大面积规整排列的二维UCNP单层自组装膜。再通过层层组装得到UCNP+AuNP双层膜、UCNP+NaYF₄+AuNP三层膜。利用自行搭建的光谱成像系统对自组装结构进行了发光性质测试。对比3种膜结构的发光情况,发现UCNP+AuNP双层膜和UCNP+NaYF₄+AuNP三层膜的发光与UCNP单层膜减弱幅度相近,即在我们研究的体系中UCNP和AuNP之间不存在明显的非辐射能量传递过程。本研究提供了一种几何关系明确的组装体模型,并搭建了相应的微区发光性质测试设备,验证了在我们设计的自组装模型中并不存在UCNP与AuNP的非辐射能量传递。     

胶体晶体自组装排列进展

自组装排列胶体晶体是发展光子晶体等亚微米周期有序结构及新型光电子器件十分重要的环节.高电荷密度单分散胶体球在较弱的离子强度和稀浓度下会自发排列形成紧密堆积的周期性结构(ccp),常常是面心立方(fcc),科学家们以此为基础发展了多种结晶化胶体粒子的方法,包括重力场沉积、电泳沉积、胶体外延技术、垂直沉积、流通池、物理束缚排列及其他的许多方法.目前排列的胶体粒子基本为球形,材料也多为SiO2、PS、PMMA,此外一些复合粒子,主要为核壳粒子的排列这里也稍作介绍,这些方法及其变通的使用可以形成类蛋白石及反蛋白石结构,最终实现光子带隙及其它多种用途。     

金纳米箭的可控生长及其复杂超晶体的自组装

正将胶体纳米晶组装为复杂有序的超结构不仅是自下而上制备具有独特结构和性能的新材料或功能器件的重要策略之一,而且有助于人们对于原子晶体、胶体晶体以及生物自组装体系的深入探究和了解1,2。在构筑有序超结构的过程中,纳米粒子的几何形貌发挥着极为重要的作用。相对于球形纳米粒子形成的简单组装结构,非球形的     

纳米粒子的界面自组装

近年来,随着纳米技术的发展及Pickering乳液在食品、化妆品、医药等领域中的应用,纳米粒子的界面自组装现象引起了人们的广泛关注。界面能的降低是纳米粒子液液界面自组装的主要驱动力。通过改变纳米粒子的尺寸和表面配体的化学性质,可控制纳米粒子的界面自组装行为。本文综述了不同类型纳米粒子实现界面自组装的研究工作,包括均质纳米粒子、Janus纳米粒子、棒状纳米粒子以及生物纳米粒子。最后,对纳米粒子的界面组装这一领域的可能发展做了展望。     

DNA非均匀功能化纳米粒子的可编程自组装行为

DNA非均匀功能化纳米粒子作为一种可编程原子等价物,在多层次自组装结构领域具有重要的应用前景。构建了DNA非均匀功能化纳米粒子的粗粒化模型,并利用分子动力学模拟其自组装过程。通过计算机模拟发现,互补DNA序列间发生杂化反应,纳米粒子形成三维网络状和支化超结构;通过构建纳米粒子自组装结构的几何模型,能够正确预测纳米粒子之间的相对位置及其分布;通过调节互补的DNA功能化纳米粒子的化学计量比,显著地改变了自组装超结构和动力学行为。     

聚苯乙烯/蒙脱土纳米复合材料的自组装行为

聚合物／层状硅酸盐（PLS）纳米复合材料由于具有常规复合材料所没有的结构、形态以有较常规聚合物基复合材料更优异的物理力学性能等而引起人们的关注^[1],但以往文献^[1-3]主要报道PLS纳米复合材料的制备与性能表征,对于熔融加工过程中粘土粒子吸高分子的取向和结构研究很少。作者等^[4-6]发现了剥离型聚苯乙烯（PS）／蒙脱土纳米复合材料中的剪切诱导有序结构,并采用广角X射线衍射法（WAXD）、透射电镜法（TEM）和红外二向色性法对其形成机理进行了研究。结果表明,该有序结构的主要来源是分散在PS基体中的蒙脱土初级粒子（Primary particles）内部片层的规整排列以及沿平行于样品表面方面的平面取向,PS的苯环平面平行剪切流动方向取向,而烷项链未见明显取向。本文报道该纳米复合材料的剪切诱导有序结构在升温过程中出现的自组装行为,并用原位升温X射线衍射法和红外二向色性法对蒙脱土初级粒子的规整度以及PS的苯环和烷基链在升温过程中的取向行为进行了研究,在此基础上提出了可能的形成机理。     

聚氨酯载体的逐层自组装亲水改性研究

利用自组装技术在聚氨酯载体表面制备超支化重氮盐(HB-DAS)/聚苯乙烯磺酸钠(PSS)多层膜,通过红外和椭偏仪表征膜的组装过程,利用接触角研究改性后载体的亲水性和稳定性,并对载体改性前后的生物学性能进行评价。结果表明,HB-DAS和PSS可在聚氨酯表面形成均匀的薄膜。改性后聚氨酯表面具有良好的亲水性,接触角随组装层数的增加而降低,改性载体具有良好的耐酸碱性。改性后载体对微生物的吸附性能明显优于改性前,明显缩短生化系统的启动周期。     

三维自组装蓝相液晶光子晶体

蓝相液晶由于其独特的三维自组装结构、可见光波段的选择性光反射性能和软物质特性,被认为是最具发展潜力的可调三维光子晶体材料之一,在下一代超快响应显示、反射型显示、可调激光器和光通信等领域具有广阔的应用前景。本文综述了近年来蓝相液晶自组装结构的研究进展,包括蓝相的多级自组装三维微纳结构及子相相变行为的最新研究,通过基板表面取向处理或纳米图案化诱导、电场诱导、热处理诱导等方法控制蓝相自组装行为和三维周期性晶体结构的研究现状,以及蓝相光子晶体材料在可调谐激光器、可调光栅等光学器件领域的应用研究,最后对该领域的目前存在的挑战和未来发展方向进行了展望。     

有序自组装聚合物纳米结构

采用水辅助方法(water-assisted fabrication method),分别以4-十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺(PANI-DBSA)和聚2-甲氧基-5-(2′-乙烯基-己氧基)苯乙炔(MEH-PPV)两种功能高聚物为成膜材料,冷凝水滴为模板,利用水滴在聚合物溶液表面的自组装,制备出了两种纳米层次以上的蜂窝状有序多孔聚合物薄膜.通过原子力显微镜和共聚焦荧光显微镜对其形貌、电学性质和荧光图像进行了表征.     

自组装有机纳米功能材料

大量研究发现自组装材料可以具有导电、电致发光、光－电转换等优异功能。由简单到复杂的自发组装过程无处不在, 在此基础上已经制备出了功能化染料膜、有机/无机杂化结构的组装膜、传感器、太阳能电池、光通讯元件等功能膜材料和器件。通过分子自组装形成共价键合的、具有稳定和结构可控的材料结构在生物系统中是非常重要的,如今它已日渐成为非生物学研究的焦点,有理由相信它最终将成为一门重要的技术,帮助我们制造大量复杂有用的功能材料。本文介绍了有机自组装材料的结构、自组装方法及其在应用方面取得的一些进展。     

纤维素纳米晶体薄膜的制备与表征

讨论了两种新型纤维素纳米晶体(Cellulose nanocrystal,CNC)薄膜的制备方法:浸没法和旋涂法,并利用红外反射吸收光谱(Infrared reflection absorption spectroscopy,IRRAS)和原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)对其进行表征。AFM高度图显示两种工艺制备的CNC薄膜均由棒状的CNC纳米颗粒交错叠加而成。实验结果显示,旋涂法制备的薄膜更加光滑,粗糙度RMS约为2.7 nm。由于带电颗粒间斥力的存在,浸没法制备的CNC膜厚度最大约为15 nm,而旋涂法可以得到更厚的CNC薄膜,其厚度可达50 nm以上。研究CNC悬浮液浓度与旋涂法CNC膜厚之间的关系后发现,可以通过改变CNC溶液的浓度对薄膜厚度进行控制。IRRAS结果也证实随着CNC悬浮液浓度的增加,旋涂薄膜的厚度随之增加。     

金纳米棒自组装的研究进展

金纳米棒具有独特的光电性能,其自组装形成的功能组装体能够展现出更加优异的整体协同性能,在纳米材料科学和生物医学领域中有广泛而重要的应用前景.本文从诱导自组装各种驱动作用力的角度,综述了金纳米棒自组装的最新研究进展,具体内容包括:表面张力引发的自组装、化学作用驱动如静电作用或氢键作用等引发的自组装以及生物分子识别作用引发的自组装.     

纳米粒子的程序化自组装研究进展

纳米粒子的自组装作为自下而上构筑纳米组装结构的简便且高效的策略而受到广泛关注,但在组装结构的精准性、多样性以及可操控性等方面仍面临较大的挑战.纳米粒子的程序化自组装是指特定的纳米粒子基元按照预先编好的程序自发排列成位置和取向等空间排列方式受到精准调控的组装结构,其更强调任意构筑一系列符合预先设定结构的多种形式纳米粒子组装体.本文总结了应用于纳米粒子程序化自组装的四类常用策略,即类原子成键、区域选择性修饰、模板引导和物理场调控,着重评述了近年来该领域的一些重要进展,并对纳米粒子程序化自组装的未来发展做了展望.     

特殊纳米结构的化学自组装

本文介绍了近年来国际上一维纳米材料的制备方法的最近进展，如模板法、激光剥蚀法、分子束外延法、有机溶剂中溶液-液体-固体生长法等，同时还介绍了利用新的化学自组装路线制备一维核／鞘结构、无机半导体／高分子纳米电线、金属硫化物纳米空球和花生状纳米结构等工作。     

铜表面二硫代氨基甲酸改性葡萄糖自组装膜的缓蚀作用

合成了一种环境友好型的缓蚀剂--二硫代氨基甲酸改性葡萄糖（DTCG）。 采用该缓蚀剂在铜表面制备了自组装膜,并运用电化学阻抗谱、极化曲线方法研究了该膜在3%NaCl溶液中对铜的缓蚀性能。 研究结果表明,DTCG自组装膜对铜有良好的缓蚀效果,在自组装时间为4 h、自组装浓度为120 mg/L的缓蚀效率接近于97%。 量子化学计算结果也证明了DTCG具有优异的缓蚀性能。     

纤维素纳米晶的空间受限自组装: 从胶体液晶到功能材料

作为最有前途的生物衍生材料之一, 纤维素纳米晶体(CNCs)具有来源广泛、 生物相容性好和可形成光子结构等优点, 在能源、 生物医学和光子材料领域具有重要的应用价值. 本文总结了CNCs的制备、 CNCs形成的胆甾型胶体液晶及CNCs衍生的光子材料的研究进展, 重点评述了CNCs在液滴和毛细管中的自组装和基于CNCs空间受限组装的功能材料研究进展, 并讨论了空间受限CNCs自组装研究面临的挑战和未来的发展方向.     

聚肽接枝共聚物的自组装行为研究

Polymeric micelles of poly(γ-benzyl L-glutamate)(PBLG)-poly(ethylene oxide)(PEO) graft copolymer were prepared by the dialysis method in deionized water. Fluorescence spectroscopy, nuclear magnetic resonance(NMR) and transmission electron microscope(TEM) were used for the investigation of the self-assembly of PBLG-PEO graft copolymer. Fluorescence spectrosco0y measurements suggest that PBLG-PEO graft copolymer associates to form polymeric micelles in water. ^1H NMR measurements further prove that in aqueous medium PBLG-PEO graft copolymer could assemble into polymeric micelles with PBLG segments as the hydrophobic inner core and PEO segments as the hydrophilic shell. The results of the TEM observations show that the polymeric micelles of PBLG-PEO graft copolymer are almost spindly shaped, which are different from the morphology of the spherical micelles formed by PBLG-PEO block copolymer. Polymeric micelles formed by polypeptide copolymer have potential application as drug carrier in controlled-release delivery system.