超分子组装.ppt

1987年诺贝尔化学奖授予 C. Pedersen 发现冠醚化合物 J-M. Lehn 发现穴醚化合物并提出 超分子概念 D. Cram 主客体化学先驱者 此后二十年, 超分子化学获得很大发展 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。 受体和底物在分子识别原则基础上, 分子间缔合成分立的低聚分子物种Host-guest 数量多而不确定的组分缔合成超分子组装体 (Molecular assemblies) 组成和结合形式不断变动的薄膜、囊泡、胶束、介晶相等 组成确定，具有点阵结构－晶体研究这种超分子：晶体工程 ?G = ?H - T?S ? ? 能量因素 熵因素 能量因素：降低能量在于分子间键的形成。 （a）静电作用 盐键 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 （c）M-L配位键 金属原子和配位体间形成的共价配键为主 （e）?····? 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。 （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)更加有序化 紫外-可见光谱；红外光谱；荧光光谱， Raman 石英晶体微天平：检测膜的沉积动力学 电化学：氧化还原性质和表面覆盖率等 小角-X射线衍射：表征层状有序结构 X-射线光电子能谱(XPS):组成分析 扫描探针技术：表面形貌 　如：原子力显微镜 (AFM) 　　　扫描隧道显微镜 (STM) 等 有机凝胶是由有机溶剂（包括水）和低浓度（通常﹤2wt%）的低分子量有机胶凝剂在一定条件下形成的热可逆的粘弹性的半固态半液态软物质，其中微观不均匀固相（胶凝剂）和液相（溶剂）共存，是介于复杂流体和相分离状态之间的物质。 有机胶凝剂具有确定的分子结构和分子量，是一类有机小分子，因而也称为低分子量胶凝剂(LMOG)。另外，在传统的生物胶、高分子凝胶或无机凝胶中，胶凝剂分子都是通过共价键相互作用而形成三维有序结构，称为化学胶，而在有机凝胶中，低分子量有机胶凝剂是通过分子间非共价键相互作用而自组装形成三维有序结构，称为物理胶。 一般地，有机凝胶可用下述方法制备得到： 在加热、超声或其它外力作用下，将一定量的有机胶凝剂（大于成胶的临界浓度）溶于一定体积的有机溶剂中，静置，使之慢慢冷却到凝胶转化温度以下，继续静置一段时间后，待溶液完全固化后，如将试管倒置而没有液体流出（试管倾斜法），说明制得了有机凝胶。 除了试管倾斜法外，另外两种在宏观上判断有机凝胶形成与否的流变学方法是小球坠落法（将直径3mm的钢球放置在凝胶上，钢球不坠入凝胶中）和光谱法（用有机胶凝剂不产生吸收的波长照射装有有机凝胶的光学池，光波不能透过），其中，试管倾斜法是最常用的方法。 手性识别 电子转移 光致变色有机凝胶 pH敏感凝胶材料 二氧化碳的存储和发泡 光致发光材料 溶剂导致不同结构 Dendritic headgroup分子形成的有机凝胶 Binary 有机凝胶 滑片，电脑控制移动（左右） 测膜压用的膜天平，下挂为铂吊片 LB槽 恒温循环水进出口 垂直拉膜用的上下移动的悬臂 LB设备实物图 Langmuir-Blodgett (LB) 膜组装技术 LB膜的制备过程 a. 在气液界面上铺展两亲分子（一头亲水，一头亲油的表面活性剂分子）。两亲分子通常被溶在氯仿等易挥发的有机溶剂中，配成较稀的溶液（10-3M以下）。 LB槽 亚相：通常为高纯水（二次水）或水溶液 微量注射器，用来滴加含成膜分子的溶剂，慢速滴加，推出半滴靠在液面上 水面，需略高于槽面。 滑片或叫滑障，手动或电脑控制压膜 b. 待几分钟溶剂挥发后，控制滑障由两边向中间压膜，速度5-10mm/min，分子逐渐立起。 c. 进一步