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自组装单分子薄膜

Self-AssembledMonolayers宋仕永化工材料系列讲座01纳米材料的表面或界面（SurfaceInterface）决定着材料的宏观性质。有人把物质的表面层称做是物质的第四种状态。02人们通过控制和改变固体表面化学组成获得具有特定性能的材料。前言图1自组装单层膜结构示意图自组装单分子薄膜SAMs的优点制备方法简单SAMs的优点01不受基底形状的限制：无论曲面还是平面02纳米球与基底结合牢固，稳定性高，自组装分子一般都是与基底以化学键结合，分子链间主要以范德华力相互作用；薄膜结构灵活可控，从分子和结构设计入手，可同时在分子水平和材料水平上实现对薄膜结构的调控自组装单分子薄膜为研究表面现象提供了一个理想的模型，如边界润滑、生物传递、表面能的控制等，它还在摩擦学、材料学、电子学、非线性光学等诸多领域有重要的应用基础研究价值。0102SAMs的优点01.长链酸类自组装单层膜02.图3Al2O3及AgO表面上长链羧酸单层膜的结构示意图SAMs的种类SAMs的种类图4金基底上含有奇、偶数目亚甲基长直链硫醇的结构示意图烷基硫醇类化合物在金属表面形成的SAMsSAMs的种类有机硅烷类SAMs图5基底与单层薄膜界面上聚硅氧烷的结构示意图。SAMs在分子电子学中应用分子电子学研究的是分子水平上的电子学，其目标是用单个分子、超分子或分子簇代替硅基半导体晶体管等固体电子学元件组装逻辑电路，乃至组装完整的分子计算机。SAMs在分子电子学中应用SAMs在生物学中应用常用仪器扫描探针显微镜（SPM）云母的原子STM图原子力显微镜AFM常用仪器椭圆偏光测厚仪常用仪器衰减全反射红外光谱反射红外光谱常用仪器XPS，全称为X-rayPhotoelectronSpectroscopy，是一种基于光电效应的电子能谱，它是利用X射线光子激发出物质表面原子的内层电子，通过对这些电子进行能量分析而获得的一种能谱。X光电子能谱（XPS）博士论文工作博士论文工作自组装有机薄膜的内在结构与摩擦学性能A含酰胺键自组装单分子薄膜IBTPOACDE预水解48hF环己烷稀释，沉积24h制备过程01结构示意图02SYSong,etalTheJournalofPhysicalChemistryC,2008,112,3805-3810.03含酰胺键自组装单分子薄膜II04含酰胺键自组装单分子薄膜IIIDAC18薄膜的理想结构。疏水性，承载能力降低摩擦系数氨基表面密度高，双层氢键的形成，提高摩擦稳定性01020304原子力形貌图(a)(b)RMS:0.15nmRMS:0.20nmDA和DAC18膜表面的原子力形貌图，扫描范围500nm×500nm，竖直方向高度范围2nm。DA膜和DAC18膜的衰减全反射红外光谱。01SYSongetalLangmuir,2008,24,105-109.02衰减全反射红外光谱新加坡国立大学博后工作Single-MoleculeForceandFluorescenceLabLiuetalBiophysicalJournal96(9),3810-3821(2009)在河南大学的科研仿关节软骨结构水凝胶薄膜聚合物刷水凝胶表面引发原子转移自由基聚合SYSongetalAppliedSurfaceScience2011,257,10254.POMA聚合物薄膜POMA聚合物膜在氨基自组装膜表面的形成示意图。pH敏感聚合物胶束