自組裝單層膜的應用進展

1、自組裝單層膜的應用進展XXXX 應用化學主要內(nèi)容一、自組裝單層膜簡介自組裝單層膜的定義自組裝單層膜的特點二、自組裝單層膜的應用進展自組裝膜在電分析化學的應用自組裝膜在金屬腐蝕與防護中的應用自組裝膜在美感修飾效能的應用一、自組裝單層膜簡介自組裝單層膜的定義 分子自組裝是在平衡的條件下,通過共價鍵或非共價鍵相互作用,自發(fā)地締合形成穩(wěn)定的、結構完美的二維或三維超分子的過程。 自組裝單層膜（ Self-assembled monolayers，簡寫為 SAMs）是表面活性物質(zhì)在基片上形成一層排列致密有序的自組裝膜，是近20 年來發(fā)展起來的一種新型有機超薄膜。 將合適的基底浸入到待組裝分子的溶液或氣氛中

2、后,分子自發(fā)地通過化學鍵牢固地吸附在固體表面而形成一種有序分子組合體,其中的分子排列有序,缺陷少,呈“結晶態(tài)”。自組裝單層膜的特點(1) 原位自發(fā)形成；(2) 熱力學穩(wěn)定；(3) 覆蓋度高，缺陷少； (4) 分子有序排列;(5) 可人為設計分子結構和表面結構來獲得預期的界面物理和化學性質(zhì);(6) 簡單易得。 由于其獨特的結構和性能，其應用受到科研工作者的密切關注。二、自組裝單層膜的應用進展 自組裝膜在電分析化學的應用 化合物電化學性質(zhì)研究 生物傳感器 離子選擇性電極 電子轉移化合物電化學性質(zhì)研究1 利用自組裝膜的活性基團，將具有氧化還原中心的化合物引入自組裝膜分子中，在電極表面形成特定的修飾層

3、來研究這些化合物的電化學性質(zhì)。常常研究的化合物有二茂鐵、偶氮苯、醌、染料及它們的衍生物等。2 將具有氧化還原中心的化合物共價鍵合在自組裝膜上，研究該氧化還原中心對其他電活性物質(zhì)的電催化作用。醌、染料及其衍生物對生物分子( 如蛋白質(zhì)及其他小分子) 的電催化研究最為廣泛。生物傳感器 利用自組裝膜技術將酶或具有活性的細胞組織固定在自組裝膜電極上，可制成對生物物質(zhì)有選擇性響應的傳感器，對特定物質(zhì)選擇性地產(chǎn)生電催化反應，并對產(chǎn)物進行檢測。根據(jù)識別機理，SAM 生物傳感器可分為電化學傳感器，光學傳感器，熱傳感器和質(zhì)量傳感器。石英晶體微天平(QCM) 是一種質(zhì)量傳感器，它根據(jù)共振頻率變化引起的原位質(zhì)量變化進

4、行分析檢測。這種質(zhì)量敏感技術在研究單分子層信息，酶的固定、小分子有機物以及大的生物分子選擇性響應等方面具有獨到之處。 離子選擇性電極 引入特定基團或化合物的自組裝膜修飾電極對金屬離子有選擇性的響應，可制成離子選擇性電極。具有超分子結構的冠醚，杯芳烴及杯芳醚對金屬離子及有機分子有很高的識別能力，將這些物質(zhì)鍵合在自組裝膜電極上，可對金屬離子及有機分子進行選擇性測定。電子轉移 1 一方面通過SAMs 分子表面基團的設計，從而影響異相電子轉移的速率，進而更進一步研究電子轉移的機制。2 另外一方面是通過改變pH ，調(diào)節(jié)SAMs表面基團的狀態(tài)，進一步研究影響異相電子轉移的過程。自組裝膜在金屬腐蝕與防護中的

5、應用 金屬在各種環(huán)境下均會遭受腐蝕，輕者給人們的生產(chǎn)和生活帶來諸多不便，重者造成巨大的財產(chǎn)損失，甚至危及人身安全。因此研究金屬腐蝕機理，采取有效的防腐蝕措施具有十分重要的意義。自組裝技術在金屬腐蝕與防護中的應用主要體現(xiàn)在以下幾方面： (1) 解釋緩蝕機理需要了解緩蝕劑在金屬表面的微觀吸附狀態(tài)，如分子的取向和排列方式等，但運用常規(guī)的涂層方法直接獲取分子取向和排列特征非常困難，可以借助SAMs 模型來解釋緩蝕劑作用機理。 (2) 可以通過一些現(xiàn)代分析測試儀器對SAMs進行表征，如XPS（ X射線光電子能譜分析）、FTIR(傅里葉變換紅外光譜儀)、STM(掃描隧道顯微鏡）、SEM（掃描電子顯微鏡）及EIS（電化學阻抗譜）等。(3) 能有效提高緩蝕劑的緩蝕效率。緩蝕劑分子在基底金屬上自發(fā)形成單分子層，分子層排列致密，結構有序，可以阻止介質(zhì)中的水分子、氧原子向金屬表面的遷移和傳輸，即能很好地抑制基底金屬的氧化還原過程，保護基底金屬免遭腐蝕。例如，希夫堿是一類含有亞胺或苯甲亞胺基團的化合物，其分子中所含的氮原子和氧原子具有未成對電子，而且兩個苯環(huán)和碳氮雙鍵形成大鍵，可通過化學鍵作用吸附在銅的表面上形成自組裝單分子膜，而烷基硫醇由于具有兩親性也被廣泛應用于自組裝膜的研究。自組裝膜在美感修飾效能的應用 基于自組裝單分子膜的自身特性，像韌度高、膜層稀薄且致密有序等特點，非常適合作精美奢侈飾