《高分子復(fù)合材料》課件-5.30自組裝法

自組裝法定義

指基本結(jié)構(gòu)單元(分子，納米材料，微米或更大尺度的物質(zhì)）自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)。在自組裝的過(guò)程中，基本結(jié)構(gòu)單元在基于非共價(jià)鍵的相互作用下自發(fā)的組織或聚集為一個(gè)穩(wěn)定、具有一定規(guī)則幾何外觀的結(jié)構(gòu)。自組裝過(guò)程并不是大量原子、離子、分子之間弱作用力的簡(jiǎn)單疊加，而是若干個(gè)體之間同時(shí)自發(fā)的發(fā)生關(guān)聯(lián)并集合在一起形成一個(gè)緊密而又有序的整體，是一種整體的復(fù)雜的協(xié)同作用。分子自組裝是利用LB膜進(jìn)行分子自組裝研究，是分子工程的重要研究?jī)?nèi)容。如利用生物親和力或基團(tuán)間的鍵合力，借助于掃描隧道顯微鏡(STM)的筆尖，將功能大分子嵌入LB膜表面，再用光聚合法，使其固定化，形成功能膜。1.分子識(shí)別對(duì)分子自組裝的影響分子識(shí)別可定義為某給定受體對(duì)作用物或者給體有選擇地結(jié)合并產(chǎn)生某種特定功能的過(guò)程,包括分子間有幾何尺寸、形狀上的相互識(shí)別以及分子對(duì)氫鍵、ππ相互作用等非共價(jià)相互作用力的識(shí)別。利用分子彼此間的識(shí)別、結(jié)合特征,從中挖掘高效、高選擇性的功能。若將具有識(shí)別部位的多個(gè)分子組合,彼此便尋找最安定、最接近的位置,并形成超過(guò)單個(gè)分子功能的高次結(jié)構(gòu)的聚集體。在有機(jī)分子自組裝過(guò)程中控制組裝順序的指令信息就包含于自組裝分子之中,信息依靠分子識(shí)別進(jìn)行。目前分子識(shí)別進(jìn)一步應(yīng)用于臨床藥物分析、模擬酶催化以及化學(xué)仿生傳感器。為定性分離和設(shè)計(jì)提供更多的信息,也為加速分子發(fā)現(xiàn)提供潛能。2.組分對(duì)分子自組裝的影響組分的結(jié)構(gòu)和數(shù)目對(duì)自組裝超分子聚集體的結(jié)構(gòu)有很大的影響。吳凡等利用掃描軌道電鏡觀測(cè)了4十六烷氧基苯甲酸(T1)和3,4,5三取代十六烷氧基苯甲酸(T3)分子在石磨上形成的自組裝體系的結(jié)構(gòu),結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種分子的自組裝排列結(jié)構(gòu)有著很大的不同:T1分子形成的是有序的明暗相間的條隴狀結(jié)構(gòu),而T3分子形成的是密堆積結(jié)構(gòu)。這說(shuō)明組分結(jié)構(gòu)的微小變化或組分的數(shù)目變化可能導(dǎo)致其參與形成的自組裝體結(jié)構(gòu)上的重大變化。3.溶劑對(duì)分子自組裝的影響絕大多數(shù)對(duì)自組裝體系的研究都是在溶液中進(jìn)行的,因而溶劑對(duì)自組裝體系的形成起著關(guān)鍵作用。溶劑的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)上的不同都可能導(dǎo)致自組裝體系結(jié)構(gòu)發(fā)生重大改變。任何破壞非共價(jià)鍵的溶劑,都可能會(huì)影響到自組裝過(guò)程的進(jìn)行,包括溶劑的類型、密度、pH值以及濃度等。JosephM.Desimone用不同密度液態(tài)或超臨界態(tài)二氧化碳作為溶劑時(shí),考察對(duì)兩性共聚分子的自組裝的形成的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在CO2溶劑密度低于082gcm3時(shí),CO2相和高分子相是獨(dú)立存在的:當(dāng)CO2溶劑密度增加時(shí),高分子溶解,成為低聚物(半徑2～4nm