第七章 组装与自组装技术.pptVIP

第七章 组装与自组装技术;根据分子组装过程中的驱动力是靠外因还是靠内因，分子组装大致可以分成两大类： 1.人工分子组装: 在组装过程中主要靠人为所加的外力将分子组装成设计 的结构和器件； 2.分子自组装: 通过共价键或非共价键相互作用，自发地组装形成稳定 的有序结构和器件．; 人工分子组装 人工分子组装是按照人类的意志，利用物理或化学的方 法，人工地将分子组装、排列，形成所需要的结构． 在人工分子组装的过程中，人的设计和参与起决定性的 作用． 例如用原子力显微镜的针尖操纵单个DNA 分子，通过定 位、切割，使之排列成网格状或者排列成字母．;分子组装是指用单个分子作为基本结构单元，采用合适的方法构造具有特定功能的结构和器件． 在用单个分子构成分子器件时，需要对单个分子进行精确的操纵．这对试验方法提出了很高的要求;2 分子自组装 分子自组装是指分子与分子之间靠共价键或非共价键作用力(包括配位键、库仑力、范德华力、疏水作用力、π???π堆叠作用力、氢键等)形成具有一定有序结构和功能的聚集体的过程。 这个过程必须是自发的，不能借助于外力． 分子自组装现象在自然界是普遍存在的．;超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起组成的复杂的、有组织的实体，保持一定的完整性，使它具有明确的微观结构和宏观特性。;;超分子的重要性;超分子自组装： 分子之间依靠分子间相互作用，自发的结合起来，形成 分立的或伸展的超分子; 超分子自组装是指在平衡条件下相同或不同分子间通过非共价键弱互相作用自发构成具有特种性能的长程有序的超分子聚集体的过程。 在超分子科学领域“组装”的重要性就如同分子化学中的“合成”一样。;汉语的构筑与超分子构筑 汉语 超分子构筑 偏旁、部首 原子、离子、原子团 汉字 分子：具有组装功能的分子 词组 分子聚集体：微粒、超分子膜、螺旋体等 句子 分子聚集体高级结构：多种结构域与亚基结合的 酶，聚集体板块结构功能化形成的分子器件 文章 化学机器：多酶组装体、超分子微型机器;;能量因素：降低能量在于分子间键的形成。 （a）静电作用 正负离子 R-COO－···· +H3N-R 正负基团 离子－偶极子作用 偶极子－偶极子作用 ;（b）氢键 常规氢键 X-H····Y X, Y = F, O, N, C, Cl 非常规氢键 X-H····? X-H····M X-H····H-Y ;（d）?····? 堆叠作用 ;（a）螯合效应：由螯合配位体形成的配合物比相同配位 数和相同配位原子的单啮配位体形成的配合物稳定 的效应。 Co(NH3)62+ Co(en)32+ logK 5.1 13.8 Ni(NH3)62+ Ni(en)32+ logK 8.7 18.6;（b）大环效应：和螯合效应有关，在能量因素和熵因素上增进体系稳定性。;（c）疏水效应（空腔效应）;分子识别和自组装; 氢键识别组装成分子饼;自组装单分子膜 层层组装（Layer-by-layer）薄膜 Langmuir and Langmuir-Blodgett （LB膜）;1. 基于化学吸附的自组装单层膜; 基于化学吸附的自组装(SA)技术 从二十世纪80年代早期以来，基于化学吸附的自组装技术作为LB技术的替代方法被开发出来。这种自组装技术以共价或配位化学为基础，通常包括两个步骤: (1) 小分子化合物(如硅烷或烷基硫醇)通过化学吸附形 成单层膜; (2) 通过活化得到活性表面从而吸附下一层分子。循环这 两步可以制备多层膜。这样得到的单层膜有序度较 高，化学键稳定性也较好。 ;;交替沉积技术 （Layer-by-Layer);Langmuir