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薄膜的制备方法 ——自组装法 一、简介 二、自组装法的核心 三、自组装法的特点 四、自组装膜（SAMs）常见的制备方法 1.自组装膜的分类 2.单层自组装膜的制备 3.多层自组装膜的制备 五、静电自组装薄膜的制备 六、展望 一、简介 1946年Zisman 通过在洁净的金属表面吸附（自组装）一种表面活性剂制备单分子层膜； Gottingen和Kuhn 用氯硅烷使玻璃疏水化； Nuzzo和Allara 通过从稀溶液中吸附二烷基的二硫化物在金表面制备烷基硫化物的自组装单层膜。 二.自组装法的核心 驱动力（前提和可能） 主要包括： 1.固体表面原子与表面活性物质的活性基团间化学键的形成； 化学键：离子键、共价键、配位键 化学反应：置换反应、缩合反应、配位反应 2.分子之间的相互作用。 作驱动力研究的重要性 基底表面的活化 三.自组装法的特点 高度有序且具有方向性； 成膜稳定可控，且不受基底形状限制； 制备方法简单，不需昂贵的仪器设备； 能大面积成膜； 能从分子水平薄膜的厚度及多层膜的结构； 能通过精密的化学控制得到具有特殊相互作用的表面。 四.自组装膜常见的制备方法 1.自组装膜的分类 材料：小分子和聚合物； 键型：离子键、共价键和配位键； 层数：单层和多层； 2.单层自组装膜的制备 （1）有机硫化物在金属和半导体基底上的自组装膜； （2）脂肪酸在金属氧化物表面上的自组装膜； （3）有机硅烷衍生物的自组装膜； （4）利用强相互作用在硅表面制备烷基单层膜（研究少，且膜的表面质量不高）。 3.多层自组装膜的制备 （1）利用硅烷与羧基聚合组装多层膜； （2）通过磷酸盐沉淀组装多层膜； （3）正负离子吸引形成的自组装多层膜； （4）吡啶和过渡金属配位作用制备无机纳米粒子/聚合物复合材料膜； （5）利用表面缩合反应构筑多层自组装膜； （6）利用金属离子桥联形成多层膜； （7）其它方法。 五.静电自组装薄膜的制备 在聚合物自组装膜的研究中，静电自组装膜占有很大的比例； 驱动力：静电相互作用； 基本原理： 带相反电荷的聚电解质离子在固液界面通过静电作用交替吸附沉积，静电自组装膜又被称为分子沉积膜； 特点：制备简单，热稳定性及机械稳定性好。 六、展望 自组装膜的研究进展迅猛，新研究成果不断涌现； 自组装、扫描探针显微镜、纳米加工和相关技术的完美结合，创立了一个独具魅力的广阔研究领域； 自组装技术为有机合成指明了新的方向并开辟了新的领域。 驱动力： 硫和硒等对过渡金属表面有很强的亲和力，有机硫化物能与金、银、铜等生成很强的化学键； 形成的自组装膜 组成稳定，易于表征，是研究自组装的理想模型体系。 长键烷基脂肪酸自发吸附 是研究的较多的一种自组装膜； 吸附过程是一种酸碱中和反应； 驱动力是脂肪酸阴离子与表面金属阳离子结合生成表面盐。 有机硅烷衍生物自组装 驱动力： 聚硅氧化物的原位形成，并与表面的硅羟基基团（-SiOH）通过硅氧键（Si-O-Si）连接起来； 反应条件比较苛刻； 成膜时间比前两种方法要长许多； 膜的有序度要比前两种方法要差很多。 硅烷与羧基聚合  反应的驱动力： 利用表面反应产生一种 不溶盐的沉淀 反应的驱动力： 双磷酸化合物 吡啶和过渡金属之间的配位作用反应的驱动力： 反应的驱动力： C60衍生物的缩水反应 反应的驱动力：利用金属离子为桥形成多核配合物 * *