發(fā)布時間：2020-10-12 03:36

　　 表面分子自組裝,是分子在表面上通過分子-分子和分子-基底間相互作用自發(fā)地形成高度有序超分子結(jié)構(gòu)的過程。近年來,科學(xué)家們通過表面分子自組裝獲得了許多新穎的表面納米結(jié)構(gòu),并有望在納米器件制造中獲得非常廣泛的應(yīng)用。分子自組裝的結(jié)構(gòu)是由不同驅(qū)動力引起的,比如,分子間偶極-偶極作用,范德華力,分子間π-π堆積和氫鍵等。其中氫鍵,因具有方向性和選擇性使表面分子自組裝結(jié)構(gòu)更加多樣化,引起科學(xué)家們廣泛研究。對表面分子自組裝的探索,科學(xué)家們已經(jīng)做出了大量的研究工作。但是對羧基衍生物和氨基衍生物共組裝的研究很少。我們知道DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)的折疊過程中都大量存在羧基-氨基氫鍵,而且其在生命體中發(fā)揮著重大作用�；诖�,有必要深入研究表面上羧基和氨基衍生物的共組裝行為。我們通過設(shè)計目標(biāo)分子,以超高真空掃描隧道顯微鏡為研究手段,嘗試不同的實驗方法并結(jié)合X射線光電子能譜分析(XPS)及密度泛函理論計算(DFT),展開了以下三部分研究工作:1、我們選擇幾何結(jié)構(gòu)對稱性不同的1,3,5-三(4-羧基苯基)苯(TCPB)和對氨基三聯(lián)苯(DATP)作為目標(biāo)分子,研究其在Ag(111)基底上的雙組份共組裝行為。研究方法是,首先研究目標(biāo)分子在金屬基底上的單組份自組裝行為,根據(jù)單組份自組裝的特征,運用適當(dāng)?shù)膶嶒灧椒ㄌ骄侩p組份共組裝行為。研究結(jié)果表明,單組份TCPB分子在Ag(111)基底上形成了規(guī)則的自組裝結(jié)構(gòu),而且隨基底退火溫度升高發(fā)生了兩次不可逆的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。DFT理論計算表明自組裝結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是退火引起TCPB分子的羧基基團(tuán)逐步去質(zhì)子化的結(jié)果。DATP分子-分子間及DATP分子-基底間相互作用較弱,使DATP分子在基底上呈快速運動的狀態(tài)。我們利用TCPB逐步去質(zhì)子化的特點,通過分子間氫鍵將DATP分子“固定”在Ag(111)面上,獲得了一系列大面積規(guī)則的共組裝納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),經(jīng)過精確調(diào)控退火溫度,共組裝結(jié)構(gòu)伴隨羧基基團(tuán)去質(zhì)子化發(fā)生了不可逆的轉(zhuǎn)變。2、根據(jù)以上工作,我們繼續(xù)展開對雙組份羧基衍生物和氨基衍生物的共組裝結(jié)構(gòu)的研究。這部分工作在Ag(111)表面上進(jìn)行,引入的目標(biāo)分子分別是4,4'二苯乙烯二羧酸(SDBA)和1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(TAPB)。研究思路同前,首先研究目標(biāo)分子SDBA和TAPB在Ag(111)面上各自的自組裝行為,結(jié)合自組裝結(jié)構(gòu)的特點探索它們的表面共組裝結(jié)構(gòu)。通過對退火溫度和沉積目標(biāo)分子數(shù)量和比例的精確調(diào)控,在Ag(111)基底上獲得了一組由羧基基團(tuán)去質(zhì)子化引起的比例不同的規(guī)則共組裝納米結(jié)構(gòu)。這部分工作使我們對羧基-氨基衍生物共組裝行為有了更深的理解。3、羧基基團(tuán)去質(zhì)子化深刻影響著共組裝結(jié)構(gòu)的構(gòu)型,利用幾何構(gòu)型不同的目標(biāo)分子又可以得到結(jié)構(gòu)多樣的超分子共組裝納米結(jié)構(gòu)。因此,我們欲通過設(shè)計特定幾何構(gòu)型的目標(biāo)分子,制備長程有序、可調(diào)控的一維共組裝柔性鏈結(jié)構(gòu)。此部分工作,我們選用4,4'-二苯乙烯二羧酸(SDBA)和N,N′-二苯基聯(lián)苯二胺(DPB)作為目標(biāo)分子,在Ag(111)和Ag(100)表面上獲得了與覆蓋度無關(guān)的一維共組裝柔性鏈,但其生長方向容易彎折。我們通過臺階誘導(dǎo)或引入具有輔助誘導(dǎo)柔性鏈生長作用的結(jié)構(gòu),最終在Ag(110)表面上獲得了理想的可調(diào)控一維共組裝柔性鏈。
【學(xué)位單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O641.3
【部分圖文】：

當(dāng)?shù)脑O(shè)計分子構(gòu)型獲得的一維線性分子自組裝子由于其同時具有氫的供體（氨基基團(tuán)）和氫的幾何對稱性，是一個理想的研究氫鍵作用下表面作為目標(biāo)分子獲取特定的表面自組裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)取u(111)基底上，三聚氰胺分子可以自組裝成兩種可絡(luò)結(jié)構(gòu)和密排二維自組裝結(jié)構(gòu)[41-44]。在 Ag(111)基不同的自組裝結(jié)構(gòu)：一種是依賴分子間三個雙重，另一種是經(jīng)過退火處理后得到的密排穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

適當(dāng)?shù)脑O(shè)計分子構(gòu)型獲得的一維線性分子自組裝結(jié)分子由于其同時具有氫的供體（氨基基團(tuán)）和氫的重幾何對稱性，是一個理想的研究氫鍵作用下表面胺作為目標(biāo)分子獲取特定的表面自組裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)取Au(111)基底上，三聚氰胺分子可以自組裝成兩種可絡(luò)結(jié)構(gòu)和密排二維自組裝結(jié)構(gòu)[41-44]。在 Ag(111)基成不同的自組裝結(jié)構(gòu)：一種是依賴分子間三個雙重，另一種是經(jīng)過退火處理后得到的密排穩(wěn)定結(jié)構(gòu)[4

重幾何對稱性，是一個理想的研究氫鍵作用下表面胺作為目標(biāo)分子獲取特定的表面自組裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)取Au(111)基底上，三聚氰胺分子可以自組裝成兩種可絡(luò)結(jié)構(gòu)和密排二維自組裝結(jié)構(gòu)[41-44]。在 Ag(111)基成不同的自組裝結(jié)構(gòu)：一種是依賴分子間三個雙重，另一種是經(jīng)過退火處理后得到的密排穩(wěn)定結(jié)構(gòu)[4 1-2 三聚氰胺在 Ag(111)基底上的蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[4
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 白春禮;納米科技及其發(fā)展前景[J];科學(xué)通報;2001年02期

本文編號：2837577