有机分子基底和无基底上的自组装.ppt

要使用微接触印刷法，首先要做出一个浅浮雕式母板，它的制作是很费事和花钱的。但是，一旦做出了母板，用它做成PDMS印章以及进而印制成器件是相当简便和省钱的。特别是，用一个母板可以做m多个印章，用一个印章又可以完成多次印刷，该工艺的最大意义恰在于它可以简易和廉价的复制大批纳米图形结构。12通过变化结晶溶液的浓度、改变自组装有机分子种类等方法可控制结晶表面上成核区域的密度(N)、位置、在每个成核区域中晶体的数目(n)和结晶取向。图1a和1b显示了两种不同条件下碳酸钙结晶形成的方解石晶体照片。由于两个体系中基底、自组装分子和结晶溶液中钙离子浓度等因素的不同,使得晶体的成核区域密度不同(分别为N=100和N=10,000),结晶取向也不同通过红外光谱观察可知,在铜和银上的自组装单分子层有良好的分子取向和结晶状态。在银上的单分子层与在金上的单分子层结构相似,但是,在分子取向的细节上有所不同,在铜上的单分子层结构更复杂。和金相比较,在铜和银上的自组装单分子层有以下特点:(1)烃链更加垂直于表面;(2)在室温下组成这些单分子层的有机分子有偏转构象;(3)C—S键的取向与具有各种键长的表面有关。Laibinis及Walczak等认为造成这些特点的原因是这三种金属在实验室的空气下反应速度不同,特别是对空气中氧气的敏感度不同,铜被氧化的最快,其次是银,最后是金。（当然还有别的观点）2.有机分子在金属氧化物基底上的自组装引言：有很多有机化合物不能在金属上自组装,主要是因为金属表面有一层亲水的氧化膜。Aronoff等报道了一种在亲水氧化膜上建立一个新界面的简单方法,通过共价作用可使有机羧酸在新建的界面上完成自组装,这种方法使有机羧酸的自组装膜与基底结合得更加紧密、牢固。图2表明了Aronoff等的实验过程:他们首先用Zr的复合物和铝表面的氧化膜的OH官能团反应,失去两个叔丁氧基配体,从而Zr的复合物与表面氧化膜结合,使表面上有了ZrC18H36O4的新界面(第一步)。接着,ZrC18H36O4作为多层膜来吸附有机羧酸,又失去两个叔丁氧基配体,使有机羧酸完成自组装(第二步)。由这种方法得到的新界面与有机羧酸有强烈的反应。这就进一步扩大了自组装的范围,使仿生矿化在自组装方面又前进一步。Al2O3是目前研究最多的金属氧化物,其上的自组装分子主要为有机羧酸,它的羧基官能团与基底作用形成自组装膜。其它还有TiO2、SnO2等也可作为基底。在下表中简单介绍一下金属氧化物为基底的自组装3有机分子在半导体基底上的自组装引言：近年来,具有共价键的有机分子在半导体表面上的自组装越来越引起人们的兴趣。这样的有机层可提供一种表面钝化工具,更主要的是提供了一个重要的研究策略:即把化学和生物功能合并用于固态电子设备研究,而且在制造高等无机材料中有重要的应用前景,现在所用的半导体基底主要有SiO2、Ge和GaAs,以下表3列出三种半导体基底、自组装分子等情况。各半导体之概述如下01040203a.在SiO2表面上的自组装许多技术应用上,被甲硅烷基化的SiO2表面可作为基底,一些含有氨基的有机分子可在其上进行自组装,在SiO2上形成氨基端基的单分子层非常平整和均匀。一种方法：把SiO2放在二氯甲烷中,再浸入由NH3、H2O2和蒸馏水组成的混合液中,之后把刚处理好的SiO2片放在含有(32丙氨基)三甲氧基硅烷、过硫酸铵(APS)的甲苯中,最后就得到了排列有序的、覆盖度大的APS自组装单分子层。应用如表非线性光学器件、粘接层科学家Lu发现通过盐酸溶液处理可得到有序的一氯化物的Ge(111)表面。把这种氯化的Ge表面放入格氏试剂(含有CH3(CH2)nMgX(n=1、2、9、13、14、17,X=Cl、Br)和R(CH2)2MgX(R=C6H5、CH=CH2))中,在干燥Ar环境下,烷基与Ge表面发生共价作用,形成烷基自组装单分子层。这一发现可在Ge(111)表面制备有序的有机膜。用类似的方法也可在硅表面上制备出紧密排列的自组装单分子层,在仿生合成、固体电子器件方面有着广泛的应用。c.在GaAs上的自组装科学家Sheen等报道在GaAs(100)面上的自组装烷基硫醇单分子层。X(CH2)nSH(X=CH3,n=12～21和X=CO2H、CO2CH3,n=15)。GaAs上的自组装单分子层是由于有机分子在其上组成了稳定、倾斜、构象有序的烷基链。它的制备方法是:处理好GaAs(100)晶体,把已氧化的一面放入HCl中,得到了砷覆盖的表