【摘要】：超分子化學(xué)是一種將化學(xué)與環(huán)境科學(xué),生物科學(xué),材料科學(xué)等學(xué)科結(jié)合在一起的交叉學(xué)科。而超分子自組裝則是基于分子與分子之間的相互作用而構(gòu)筑的具有特殊結(jié)構(gòu)和形狀的穩(wěn)定集合體的過程,這種分子間相互作用主要包括主-客體相互作用,氫鍵,疏水-疏水相互作用,π-π作用以及靜電相互作用。最近,越來越多的科研工作者把精力集中在發(fā)展大分子或者分子陣列的自組裝的合成方法中。這些體系通常利用多種相互作用自組裝,其中一些是明顯的非共價(jià)相互作用(例如氫鍵),另一些是共價(jià)相互作用(例如金屬-配體相互作用)。在過去的幾十年里,通過自組裝形成的超分子納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。在這些自組裝體系中,水溶液自組裝由于其設(shè)計(jì)精美的構(gòu)筑單元及其在生物材料方面潛在的應(yīng)用價(jià)值而受到廣泛的關(guān)注,例如組織再生,藥物傳遞,離子通道等�；谏鲜鰬�(yīng)用,科研工作者們設(shè)計(jì)合成了基于烷氧鏈和多肽構(gòu)筑單元的自組裝分子,從而探索其自組裝結(jié)構(gòu)及其潛在的應(yīng)用價(jià)值。在自組裝體系的發(fā)展過程中另外一個(gè)重要的問題是如何在自組裝納米結(jié)構(gòu)中引入刺激響應(yīng)功能。最近,研究工作者做了極大的努力去開發(fā)具有刺激響應(yīng)功能并能產(chǎn)生可逆性質(zhì)的納米結(jié)構(gòu)。因此,在水溶液自組裝中引入刺激響應(yīng)功能為構(gòu)筑能夠響應(yīng)環(huán)境變化的新型納米材料提供了一種行之有效的方法。在一些課題組中,他們主要集中構(gòu)筑基于剛-柔兩親性小分子在水溶液中自組裝構(gòu)筑刺激響應(yīng)性的納米材料。由于剛-柔兩親性分子可以通過微妙的不對稱相互作用自組裝成納米級聚集體,因此即使局部環(huán)境的微小變化也能夠刺激平衡特征使之快速轉(zhuǎn)變。例如,在水溶液中通過棒狀兩親性分子形成的納米線在外界的刺激下能夠改變自身的納米結(jié)構(gòu)為中空球狀結(jié)構(gòu),平面片層結(jié)構(gòu),螺旋線圈結(jié)構(gòu)和3維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。我們期待自組裝原理和響應(yīng)特性的有機(jī)結(jié)合將產(chǎn)生許多具有潛在應(yīng)用的新型刺激響應(yīng)納米材料。兩親性分子的水溶液自組裝在生物應(yīng)用以及環(huán)境友好加工性方面具有很大的優(yōu)點(diǎn)。水溶液自組裝分子的構(gòu)筑單元包括嵌段共聚物,表面活性劑,多肽衍生物,脂質(zhì)分子。依據(jù)外界環(huán)境,分子的結(jié)構(gòu)和形狀,親水單元和疏水單元之間的相對比例,這些分子能夠自組裝成各種各樣的超分子納米結(jié)構(gòu)。除了能夠形成有趣的納米級別的結(jié)構(gòu)之外,兩親性分子還通過弱的非共價(jià)相互作用(如氫鍵,靜電作用,疏水作用)來構(gòu)造適應(yīng)外界刺激的響應(yīng)性納米材料,因?yàn)橥獠凯h(huán)境的刺激可以觸發(fā)動(dòng)態(tài)和可逆的構(gòu)象變化。一旦外界刺激被消除,這種變化是完全可逆的。如今,已經(jīng)有很多報(bào)道描述了刺激響應(yīng)材料在環(huán)境科學(xué),生物醫(yī)學(xué)和納米裝置領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用價(jià)值。科研工作者已經(jīng)開發(fā)了許多動(dòng)態(tài)超分子體系,并且在外界刺激下動(dòng)態(tài)超分子體系可以改變其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和性質(zhì),如溫度,光,ph和氧化還原電位的刺激�；跓犴憫�(yīng)聚n-異丙基丙烯酰胺構(gòu)成的微凝膠顆粒在溫度的刺激下顯示了構(gòu)象轉(zhuǎn)變的性質(zhì),其已經(jīng)被廣泛地用于各種材料中,如藥物遞送和溶膠-凝膠相互轉(zhuǎn)化。光響應(yīng)偶氮苯衍生物已經(jīng)成為另外一種構(gòu)建響應(yīng)性自組裝材料的新策略。偶氮苯功能化的兩親性分子在光的刺激下可以實(shí)現(xiàn)順式構(gòu)象和反式構(gòu)象的轉(zhuǎn)換,從而使其組裝形貌發(fā)生變化。有研究表明磁場也可以激發(fā)超分子組裝體構(gòu)象的轉(zhuǎn)變,由兩親性低聚噻吩形成的膠束轉(zhuǎn)變成扁球體就是因?yàn)檠剜绶云问┘痈飨虍愋缘拇艌鏊�。超分子自組裝是創(chuàng)造有機(jī)物質(zhì)和設(shè)備的非常有用的工具。最重要的是,我們可以構(gòu)筑各種各樣的超分子納米結(jié)構(gòu),例如納米管狀結(jié)構(gòu),環(huán)狀結(jié)構(gòu),平面結(jié)構(gòu),網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),同時(shí)我們也能調(diào)控這些納米結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸。超分子納米結(jié)構(gòu)在納米科學(xué)和仿生化學(xué)中的應(yīng)用特性,已經(jīng)引起了科研工作者的廣泛追尋。在水溶液中由剛性鏈段和親水性柔性鏈組成的芳香族剛性-柔性兩親性分子的分子自組裝為超分子納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)造提供了一條有效的途徑。自組裝分子之間依據(jù)所設(shè)計(jì)構(gòu)筑單元之間的相互作用可以形成有序的納米結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)如今,發(fā)展基于共軛芳香分子的自組裝已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注,在我們研究組,我們率先在超分子化學(xué)領(lǐng)域引入棒-線自組裝概念來調(diào)控自組裝納米結(jié)構(gòu)。我們已經(jīng)證明,依據(jù)分子結(jié)構(gòu),將柔性線圈結(jié)合到棒塊中可以實(shí)現(xiàn)分子棒在水溶液中的可控自組裝。以此研究為基礎(chǔ),我們課題組還擴(kuò)展了我們的自組裝概念:在外界刺激下構(gòu)造可調(diào)控的水溶液動(dòng)態(tài)納米結(jié)構(gòu)。自組裝工作的亮點(diǎn)在于各種類型的非共價(jià)作用之間的可逆轉(zhuǎn)換,從而構(gòu)筑智能納米結(jié)構(gòu)。這種非共價(jià)相互作用的可逆轉(zhuǎn)換為具有刺激響應(yīng)功能的智能材料的構(gòu)筑打開了有意義的應(yīng)用前景�；诎魻罘枷銌卧》肿拥淖越M裝可以形成多種多樣的超分子納米結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的接枝聚合物和脂質(zhì)兩親性分子相比,在沒有破壞自組裝結(jié)構(gòu)完整性的情況下,芳香族單元之間的非共價(jià)相互作用賦予了自組裝結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)刺激響應(yīng)性質(zhì)。例如,由親水性烷氧鏈接枝在芳香雙環(huán)分子上而聚集形成的并在客體分子的刺激下帶有開關(guān)功能的孔狀平面片層結(jié)構(gòu),芳香客體分子通過增強(qiáng)π-π相互作用來驅(qū)動(dòng)孔的開關(guān)功能。我們還探索了由剛性單元和柔性鏈(ppo,peo等)組成的剛-柔嵌段體系在體相中形成的自組裝結(jié)構(gòu)。作為體相超分子自組裝結(jié)構(gòu)的延續(xù),我們率先研究了水溶液自組裝結(jié)構(gòu),如納米管狀結(jié)構(gòu),納米環(huán)狀結(jié)構(gòu),多孔膠束以及螺旋納米線。這些納米結(jié)構(gòu)在外界的刺激下能夠改變其形狀或者宏觀性質(zhì),如特定的客體分子,ph,溶劑和溫度。在這些水溶液自組裝體系中,我們集中兩個(gè)特點(diǎn)來構(gòu)筑刺激響應(yīng)納米結(jié)構(gòu)。第一個(gè)特點(diǎn)是剛性芳香棒狀部分能夠依靠π-π共軛作用相互排列;第二個(gè)特點(diǎn)是烷氧鏈部分具有顯著的lcst現(xiàn)象,即使在溫度的微小改變下,也能夠展現(xiàn)吸水-脫水性質(zhì)。在一個(gè)體系中結(jié)合這兩個(gè)性質(zhì)能夠使自組裝納米結(jié)構(gòu)展現(xiàn)刺激響應(yīng)性質(zhì)。本論文主要包括以下內(nèi)容:1)客體分子驅(qū)動(dòng)自組裝納米線形成中空的納米管狀結(jié)構(gòu)在第一部分工作中我們設(shè)計(jì)并合成了在頂端連有烷氧鏈的彎曲形狀的芳香族構(gòu)筑單元,這種構(gòu)筑單元能夠自發(fā)的形成帶有可逆轉(zhuǎn)換的孔狀納米結(jié)構(gòu)。在這部分工作中,我們報(bào)導(dǎo)了通過客體分子刺激形成的中空納米線。形成這種獨(dú)特納米線的分子是由帶有吡啶單元的彎曲形狀的芳香族構(gòu)成,在吡啶中氮原子的對位連接我們自己設(shè)計(jì)合成的親水的樹枝狀烷氧鏈。在這個(gè)獨(dú)特的分子中既包含疏水的芳香族單元,又包含親水的烷氧鏈部分,這種親疏水結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合能夠使我們設(shè)計(jì)的分子在水溶液中自發(fā)的組裝并形成有序的自組裝納米結(jié)構(gòu)。這種彎曲形狀疏水單元的內(nèi)部角度為120oc,很容易形成六邊形的納米管裝結(jié)構(gòu)。研究表明,在外界的刺激下,自組裝納米線結(jié)構(gòu)也能改變其結(jié)構(gòu)為納米環(huán),納米片層或者納米管狀結(jié)構(gòu)。首先,在水溶液中,我們研究了不同濃度下自組裝結(jié)構(gòu)的差異,研究表明,在低濃度下,我們設(shè)計(jì)的兩親性分子以二聚體的形式存在,兩個(gè)分子之間利用π-π相互作用組裝為納米粒子;隨著濃度的增加,為了減小芳香族部分與水的相互作用,很多納米粒子進(jìn)一步進(jìn)行π-π相互作用從而堆積形成直徑為5nm的納米線結(jié)構(gòu),我們已經(jīng)通過透射電子顯微鏡和冷凍電鏡證明了這種結(jié)構(gòu)的存在。由于我們的分子中含有特殊的吡啶單元,氮原子是很好的電子供體,既可以和金屬配位,又可以形成氫鍵,本文中主要利用其氫鍵作用。為了和吡啶單元形成氫鍵作用,我們選用了4-苯基苯酚作為客體分子,通過拉曼光譜我們證明了我們的分子和客體分子之間形成了氫鍵,并且通過紫外光譜得出主客體分子之間的比例為1:1,在透射電子顯微鏡觀察下,我們發(fā)現(xiàn)自組裝納米結(jié)構(gòu)在客體分子的刺激下由納米線狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米管狀結(jié)構(gòu),同時(shí)冷凍電鏡也證明了納米管狀結(jié)構(gòu)的存在。當(dāng)把這種納米管溶液稀釋到一定濃度,納米管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米環(huán)狀結(jié)構(gòu)。結(jié)合上述研究,我們得出這種納米結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)換的機(jī)理:當(dāng)客體分子和吡啶單元之間形成氫鍵之后,客體分子在芳香族內(nèi)部具有一定的空間位阻,為了降低空間位阻同時(shí)不影響π-π共軛,互相重疊的芳香族部分發(fā)生滑動(dòng)以適應(yīng)氫鍵客體分子。為了減小發(fā)生滑動(dòng)芳香環(huán)部分與水的相互作用,含有客體分子的芳香二聚體進(jìn)一步組裝為彎曲的被親水鏈包裹的芳香環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)中,疏水的客體分子喜歡被芳香族部分有效的包裹,從而降低疏水相互作用,因此,自組裝納米環(huán)一個(gè)個(gè)堆積在一起形成納米管狀結(jié)構(gòu)。為了研究納米線和納米管之間的可逆性,我們在形成納米管結(jié)構(gòu)的溶液中加入過量的氨水,從而破壞氫鍵,紫外光譜顯示客體分子的紫外吸收峰消失,透射電鏡也證明在加入氨水之后,納米管狀結(jié)構(gòu)又轉(zhuǎn)變回原來的納米線結(jié)構(gòu)。因此,研究表明,我們設(shè)計(jì)的基于彎曲形狀的芳香族兩親性分子組裝成為緊密堆積的二聚體結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)進(jìn)一步堆積形成直徑大約5nm的納米線裝結(jié)構(gòu)。吡啶官能化的納米線包裹4-苯基苯酚之后形成氫鍵作用,客體分子的加入誘導(dǎo)了緊密的納米線轉(zhuǎn)變?yōu)橹锌盏牧呅蔚募{米管狀結(jié)構(gòu),我們體系最明顯的特點(diǎn)是在客體分子的刺激下,封閉體系和開放體系之間的可逆轉(zhuǎn)變。我們的研究為利用自組裝納米結(jié)構(gòu)的這種獨(dú)特的膨脹現(xiàn)象構(gòu)建含有雙鏈dna的人工病毒提供了新的方法。2)在外界的刺激下納米線轉(zhuǎn)換為納米管狀結(jié)構(gòu)如何構(gòu)筑響應(yīng)外部刺激的動(dòng)態(tài)超分子納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為了分子自組裝的巨大挑戰(zhàn)之一。納米結(jié)構(gòu)可以依據(jù)物理化學(xué)方面因素的不同展現(xiàn)不同的納米性質(zhì),例如尺寸,形貌,穩(wěn)定性�；谧越M裝過程的超分子納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注,因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建動(dòng)態(tài)納米材料。在各種各樣自組裝材料當(dāng)中,納米纖維和納米管在很多方面都具有潛在的應(yīng)用價(jià)值,例如因?yàn)樗鼈儶?dú)特的對稱結(jié)構(gòu)和環(huán)形形狀而形成的離子通道。因此,在外界的刺激下,納米纖維進(jìn)一步堆積產(chǎn)生具有外部刺激響應(yīng)的一維納米管,如溫度的刺激,溶劑以及客體分子的刺激。在這一部分工作中,我們設(shè)計(jì)合成了基于蒽的彎曲形狀的芳香大環(huán)分子。我們用透射電子顯微鏡研究了這種大環(huán)分子在不同條件下的組裝形貌,在甲醇溶液中,組裝形貌為納米纖維結(jié)構(gòu),當(dāng)我們逐漸在甲醇溶液中加入水,熒光紅移猝滅并產(chǎn)生蒽的激發(fā)光譜,這意味著加入水之后,為了降低苯環(huán)部分與水的相互作用,納米纖維繼續(xù)聚集而形成更大的納米結(jié)構(gòu),透射電子顯微鏡顯示為納米管狀結(jié)構(gòu)。并且通過研究表明,在溶劑極性的刺激下,這一納米纖維和納米管結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換是可逆的。雖然目前對納米纖維和納米管的報(bào)導(dǎo)很少,但是由于其獨(dú)特的功能和動(dòng)態(tài)特性將會受到研究工作者的廣泛研究。因此通過自組裝發(fā)展動(dòng)態(tài)納米管結(jié)構(gòu)將會從材料化學(xué)與納米技術(shù)廣泛的應(yīng)用到生物科學(xué)方面。3)基于構(gòu)象異構(gòu)體選擇自組裝的動(dòng)靜態(tài)納米片狀結(jié)構(gòu)越來越多的研究工作者致力于二維納米結(jié)構(gòu)的研究,主要原因在于其從納米技術(shù)到生物技術(shù)的潛在應(yīng)用價(jià)值,但是在不使用二維模板的情況下合成二維納米材料仍然是科研工作者的巨大挑戰(zhàn)。具有極高縱橫比的平面納米結(jié)構(gòu)可以通過平面2d芳香族結(jié)構(gòu)單元的溶液自組裝來制備,例如盤狀分子和芳香族大環(huán),以及許多金屬-有機(jī)骨架。當(dāng)剛性芳香族核的幾何形狀是c3對稱的,芳香族組分通過并排氫鍵相互作用或主體-客體絡(luò)合自組裝以形成穩(wěn)定的單層納米結(jié)構(gòu),例如具有疏水側(cè)面的親水納米纖維通過疏水相互作用并排橫向締合以形成平面納米結(jié)構(gòu)。與靜態(tài)2d結(jié)構(gòu)相比較,當(dāng)平面結(jié)構(gòu)具有不同上下表面時(shí),能夠卷起以形成彎曲結(jié)構(gòu)。例如,由具有不同溶脹行為的兩種不同聚合物片狀材料組成的聚合物雙層結(jié)構(gòu)可以在溶劑化或溫度變化時(shí)發(fā)生折疊;表面接枝各向異性的納米片為平面片層結(jié)構(gòu)卷成管狀結(jié)構(gòu)提供了另外一個(gè)實(shí)例,其主要利用了平面片層的上下表面之間的接枝密度的差異來實(shí)現(xiàn)其卷曲。除了多組分系統(tǒng)之外,自組裝策略是構(gòu)筑均一自發(fā)滾動(dòng)行為的一種有效方法。例如,當(dāng)基于咪唑單元的芳族鏈段自組裝成單層時(shí),其上下表面之間氫鍵的不對稱導(dǎo)致表面張力的不同從而驅(qū)動(dòng)平面結(jié)構(gòu)卷成渦卷�；诒砻娴母飨虍愋�,自折疊行為可以通過芳香族晶體的堆積變化來實(shí)現(xiàn),例如,在分子滑動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下,基于蒽單元的芳香族大環(huán)二聚體自組裝成高度卷曲的納米結(jié)構(gòu)。然而,所有這些自組裝方法,如晶體填充,嫁接的各向異性以及氫鍵的不對稱性,都不能在不破壞原有作用力的情況下來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。創(chuàng)建具有動(dòng)態(tài)形狀變化的堅(jiān)固的自組裝片狀材料,設(shè)計(jì)對局部變化敏感的復(fù)雜芳香族自組裝分子是非常必要的。在這部分工作中,我們報(bào)道了基于蒽單元的幾何大環(huán)異構(gòu)體選擇性的自組裝成靜態(tài)和動(dòng)態(tài)納米片結(jié)構(gòu)。順式和反式異構(gòu)體通過初級納米纖維在水溶液中的橫向締合而自組裝成2d片層結(jié)構(gòu)。然而,順式異構(gòu)體自組裝為靜態(tài)平面片層結(jié)構(gòu),反式異構(gòu)體形成動(dòng)態(tài)的卷曲平面片層結(jié)構(gòu),這種卷曲運(yùn)動(dòng)伴隨溫度的刺激顯示伸展-卷曲的可逆運(yùn)動(dòng)。因此,兩種異構(gòu)體的混合溶液中展示了自分離現(xiàn)象,產(chǎn)生平面片狀結(jié)構(gòu)和卷曲片狀結(jié)構(gòu)的共存現(xiàn)象。具有不同形狀和尺寸的自分離超分子納米結(jié)構(gòu)能夠使用凝膠滲透色譜法分離,這種方法能夠使順式和反式大環(huán)異構(gòu)體容易地分離出純的組分。我們用一步合成法合成了兩親性芳香大環(huán)異構(gòu)體,我們進(jìn)而用核磁共振(nmr)和基質(zhì)輔助激光解析飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用儀(maldi-tof)表征了化合物的純度,進(jìn)而用透射電子顯微鏡(tem)以及熒光光學(xué)顯微鏡(fom)表征了自組裝納米結(jié)構(gòu)。透射電子顯微鏡以及熒光光學(xué)顯微鏡均表明順式異構(gòu)體組裝為平面片層結(jié)構(gòu),并且我們用冷凍電鏡進(jìn)一步證明了平面片層結(jié)構(gòu)的存在。然而,和順式異構(gòu)體不同的是,反式異構(gòu)體自組裝為動(dòng)態(tài)的片層結(jié)構(gòu),在短時(shí)間內(nèi),反式異構(gòu)體形成的平面片層結(jié)構(gòu),隨著時(shí)間的推移,這種平面片層結(jié)構(gòu)的邊緣逐漸卷曲,最終形成中空的多層納米管狀結(jié)構(gòu),我們利用透射電子顯微鏡清晰的記錄了這一動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變過程,并且用冷凍電鏡表征了中空納米管的內(nèi)部直徑為25納米,外部直徑為40納米。然而,這種卷曲運(yùn)動(dòng)在溫度的刺激下逆向伸展為平面片層結(jié)構(gòu),并且這一卷曲伸展運(yùn)動(dòng)是可逆的。當(dāng)我們對這種卷曲的納米片層溶液升溫到40oc時(shí),芳香單元之間的緊密堆積逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷啥逊e,最后完全伸展為片狀結(jié)構(gòu),冷凍電鏡也進(jìn)一步證明了這種溫度響應(yīng)的卷曲納米片狀結(jié)構(gòu)在溫度的刺激下伸展為片狀結(jié)構(gòu),當(dāng)溫度降低到室溫時(shí),片狀結(jié)構(gòu)又卷曲為管狀結(jié)構(gòu)。為了研究順式異構(gòu)體和反式異構(gòu)體組裝機(jī)理的不同,以及反式異構(gòu)體這種動(dòng)態(tài)的組裝過程,我們使用了薛定諤分子模擬軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬,紫外吸收光譜,cd光譜,并觀察了樣品在不同組裝時(shí)間下透射電子顯微鏡中的組裝形貌。生物體系和分子組分不同的特點(diǎn)在于蛋白質(zhì),糖類,磷脂分子等,能夠在互不影響的情況下獨(dú)立的自組裝為不同的超分子聚集體。這些自組裝過程源于它們分子組分的自分離行為,這種行為允許不同的功能結(jié)構(gòu)獨(dú)立的存在于同一個(gè)體系中。受這些生物過程的啟發(fā),我們設(shè)想順式和反式異構(gòu)體的混合物由于其不同的組裝形狀和尺寸也能表現(xiàn)出自分離行為。首先,我們將順式異構(gòu)體和反式異構(gòu)體以質(zhì)量比1:1混合,加入一定體積的四氫呋喃溶液,緩慢加入去離子水,逐漸揮發(fā)四氫呋喃,最后使溶液的質(zhì)量濃度為0.01%。放置12小時(shí)之后,我們成功的用冷凍電鏡觀察到了平面的片狀結(jié)構(gòu)和卷曲為管狀的片狀結(jié)構(gòu)共存,這意味著,順式異構(gòu)體和反式異構(gòu)體在組裝的過程中互不影響,能夠進(jìn)行自我識別。仔細(xì)觀察圖像發(fā)現(xiàn),順式分子組裝的片狀結(jié)構(gòu)的邊緣尺寸從幾百納米到幾微米,然而相比之下,反式分子組裝的卷曲管的長度和直徑都非常小�？紤]到片狀結(jié)構(gòu)和卷曲管的形狀和尺寸的巨大差異,我們認(rèn)為這兩種超分子納米結(jié)構(gòu)可以通過凝膠滲透色譜法分離,與小尺寸的材料相比,較大的平面結(jié)構(gòu)首先被洗脫出來,從而實(shí)現(xiàn)不同尺寸材料的分離。冷凍電鏡和高效液相色譜實(shí)驗(yàn)表明,我們能夠用凝膠滲透色譜法在宏觀層面上成功的分離順式異構(gòu)體和反式異構(gòu)體�？傊�,我們成功的證明了在水溶液中基于芳香大環(huán)的幾何異構(gòu)體能夠選擇性自組裝,基于順式構(gòu)象的大環(huán)異構(gòu)體組裝為靜態(tài)的納米片狀結(jié)構(gòu),而反式異構(gòu)體組裝為動(dòng)態(tài)卷曲的片狀結(jié)構(gòu),并且這種結(jié)構(gòu)在溫度的刺激下能夠進(jìn)行卷曲-伸展的可逆運(yùn)動(dòng)。進(jìn)而,這兩種異構(gòu)體的混合溶液能夠進(jìn)行獨(dú)立的自組裝,并且利用凝膠滲透色譜法,我們能夠成功的分離這兩種自組裝結(jié)構(gòu),從而達(dá)到分離構(gòu)像異構(gòu)體的目的。我們的研究結(jié)果不僅為設(shè)計(jì)具有動(dòng)靜態(tài)相互轉(zhuǎn)化的超分子結(jié)構(gòu)提供了有效的方法,而且也為構(gòu)象異構(gòu)體的相分離提供了一種新途徑。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O641.3

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孟慶斌;劉克良;;肽類自組裝研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年11期

2 林賢福,何琳,呂德水,陳志春,劉清;大分子自組裝體系及自組裝功能膜結(jié)構(gòu)的研究[J];功能材料;2000年02期

3 李忠濤;劉水平;劉東;;六溴三聚吲哚在不同溶劑中的可控自組裝結(jié)構(gòu)[J];青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年06期

4 杜世萱;季威;高鴻鈞;;功能納米結(jié)構(gòu)可控生長的新途徑:非模板選擇性自組裝[J];物理;2007年06期

5 林娟;廖戎;萬靜;楊勝韜;石治川;羅建斌;周慶翰;;一種反平行螺旋多肽的自組裝結(jié)構(gòu)研究[J];化學(xué)研究與應(yīng)用;2013年08期

6 張學(xué)驁,龍永福,謝凱,安立華;剛?cè)崆抖喂簿畚镒越M裝制備有序孔材料研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2003年09期

7 柴立和,彭曉峰;來自化學(xué)前沿的挑戰(zhàn):動(dòng)態(tài)自組裝[J];化學(xué)進(jìn)展;2004年02期

8 ;納米殼自組裝結(jié)構(gòu)呈獨(dú)特光學(xué)性能[J];化學(xué)工業(yè)與工程;2010年04期

9 周慶翰;林娟;羅建斌;;一種納米多肽材料的自組裝結(jié)構(gòu)與機(jī)制研究[J];西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

10 田立榮;鐘克利;陳鐵;金龍一;;線團(tuán)-剛棒-線團(tuán)三嵌段分子有序納米結(jié)構(gòu)的自組裝[J];高分子通報(bào);2011年11期

相關(guān)會議論文 前10條

1 閆學(xué)海;朱朋莉;李峻柏;;二肽自組裝[A];第一屆全國生物物理化學(xué)會議暨生物物理化學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研討會論文摘要集[C];2010年

2 張關(guān)心;張德清;朱道本;;四硫富瓦烯共軛分子的設(shè)計(jì)合成與自組裝研究[A];全國第八屆有機(jī)固體電子過程暨華人有機(jī)光電功能材料學(xué)術(shù)討論會摘要集[C];2010年

3 李燕;徐蕊;何學(xué)浩;;二元粒子自組裝的動(dòng)力學(xué)研究[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集——主題B：高分子理論、計(jì)算與模擬[C];2013年

4 周亭;楊延蓮;王琛;徐桂英;;兩親性多肽的自組裝結(jié)構(gòu)及其與DNA的相互作用[A];中國化學(xué)會第十四屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集-第1分會：表面界面與納米結(jié)構(gòu)材料[C];2013年

5 周鵬;徐海;呂建仁;;離子互補(bǔ)肽自組裝結(jié)構(gòu)研究——實(shí)驗(yàn)和模擬[A];中國化學(xué)會第十三屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集[C];2011年

6 楊秋艷;陳加福;許群;;球形自組裝結(jié)構(gòu)的制備及其在超臨界CO_2下的穩(wěn)定化研究[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

7 程禮盛;曹達(dá)鵬;;剛?cè)醿汕抖喂簿畚镌诩{米狹縫孔中的自組裝研究[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會超分子組裝與軟物質(zhì)材料分會場論文集[C];2008年

8 劉鳴華;;小分子凝膠的自組裝結(jié)構(gòu)調(diào)控、超分子手性與功能化[A];中國化學(xué)會第十四屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集-大會報(bào)告[C];2013年

9 延輝;苑世領(lǐng);劉成卜;;陰離子表面活性劑自組裝結(jié)構(gòu)的分子動(dòng)力學(xué)模擬[A];第十屆全國計(jì)算(機(jī))化學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2009年

10 廖烈強(qiáng);謝星星;嚴(yán)章強(qiáng);劉啟昊;嚴(yán)慧玲;柳輝金;羅序中;;超分子有機(jī)凝膠中自組裝結(jié)構(gòu)的調(diào)控[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第18分會：超分子組裝與軟物質(zhì)材料[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前3條

1 馮衛(wèi)東;“積木”搭出活器官[N];科技日報(bào);2008年

2 劉霞;納米殼自組裝結(jié)構(gòu)呈獨(dú)特光學(xué)性能[N];科技日報(bào);2010年

3 常麗君;DNA—納米粒子自組裝膠體可帶來智能材料[N];科技日報(bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 崔麗華;分子間弱鍵誘導(dǎo)二維自組裝納米結(jié)構(gòu)的形成與調(diào)控機(jī)制研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 張冬;熵焓共同作用下納米粒子/高分子復(fù)合體系的自組裝[D];浙江大學(xué);2015年

3 林宗瓊;對稱性破缺驅(qū)動(dòng)下螺環(huán)芳烴納米晶半導(dǎo)體的多尺度自組裝與光電性質(zhì)[D];南京郵電大學(xué);2015年

4 汪羽翎;樹形多臂共聚物溶液自組裝的耗散粒子動(dòng)力學(xué)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

5 查寶;弱鍵調(diào)控噻吩并菲衍生物在固液界面的二維自組裝納米結(jié)構(gòu)及其形成機(jī)理[D];華南理工大學(xué);2016年

6 祖夢婕;探索軟芯系統(tǒng)的相行為：二維熔化及準(zhǔn)晶的自組裝[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

7 王艷秋;對于由接枝烷氧鏈的芳香性兩親分子形成的超分子納米結(jié)構(gòu)的調(diào)控[D];吉林大學(xué);2017年

8 王凈;兩親性多肽的合成、自組裝和界面吸附研究[D];中國石油大學(xué);2010年

9 侯嘉驊;模板輔助多肽自組裝的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

10 韓亮;熒蒽衍生物的合成、發(fā)光及自組裝性質(zhì)的研究[D];吉林大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 樊樹峰;具有不同剛棒構(gòu)筑單元的剛棒—線團(tuán)分子的合成及自組裝性質(zhì)的研究[D];延邊大學(xué);2015年

2 溫智廷;熱響應(yīng)型剛棒—線團(tuán)分子的合成及其自組裝性質(zhì)的研究[D];延邊大學(xué);2015年

3 張婷婷;酞菁錳自組裝薄膜生長機(jī)制研究[D];西南大學(xué);2015年

4 趙靜;電場控制下的膠體自組裝[D];蘇州大學(xué);2015年

5 郭凱;分子動(dòng)力學(xué)模擬二肽自組裝和驅(qū)油過程[D];山東大學(xué);2015年

6 申學(xué)禮;烷氧基苯分子表面自組裝的STM研究[D];蘇州大學(xué);2015年

7 譚朋利;應(yīng)用分子力學(xué)/動(dòng)力學(xué)研究有機(jī)分子/蛋白分子的反應(yīng)機(jī)理[D];蘇州大學(xué);2015年

8 凌杰;金屬配位鍵調(diào)控的4’-(4-羧基苯基)-2,2’:6’,2”-三聯(lián)吡啶分子自組裝結(jié)構(gòu)研究[D];南昌大學(xué);2015年

9 郭燕;生物大分子自組裝結(jié)構(gòu)的原子力顯微鏡研究[D];江西師范大學(xué);2015年

10 楊陽;離子液體催化Biginelli反應(yīng)和表面活性劑/β-CD自組裝的調(diào)控[D];新疆大學(xué);2015年

，

本文編號：2305484