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分子自组装技术的研究进展
李凯张延武(郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001)
摘要:在分子器件、纳米材料及生物工程领城,分子自组装2.3在膜方面的应用
已作为一种技术得到了广泛的应用。未来的几十年的发展中,
目前分子自组装研究最多的领域即为单分子自组装膜,并
其将作为一种技术手段在新的未知领域中产生更加深远的影且已得到了广泛的应用。乔丽英等将Mg与MgCa的合金进行
响。本文主要介绍该技术的原理及应用,并展望其发展前景。单分子热自组装膜表面改性,将其浸泡在SBF后改善了材料的
关績词:分子自组装;原理及应用;发展前景
生物活性。吕凤珍等将肉桂酰氯与聚乙烯醇薄膜表面致密的
自组装指的是基本结构单元自发的形成有序结构的过羟基进行选择性酯化反应后,在聚乙烯醇薄膜表面连接上了光
程。在该过程中,基本结构单元在非价键力作用下自发组织敏性基团,制备出的自组装单层膜具有良好的光敏性。在偏光
为具有一定规则几何外观的稳定结构。目前分子自组装在非显微镜下观察该薄膜可发现获得了均一、稳定的取向效果。这
线性光学器件、化学生物传感器等方面都有广泛的应用。本种方法制得的光控取向膜具有良好的热稳定性,而且制作过程
文主要介绍其原理及应用,并展望其发展前景
简单
1原理
2.4两亲性聚合物自组装的应用
自组装是分子在热力学平衡条件下通过分子间弱的价键
两亲性聚合物由于同时具有亲水链端和疏水键段,因而在
力自发形成稳定聚集体的过程。这里“弱的价键力是指氢键、生物医药、纳米技术等领城有广泛的用途。Jin等制备出了具有
范德华力、静电力等作用カ。分子自组装技术主要有化学法和良好pH敏感性和生物降解性的新型两亲嵌段共聚物PEG
物理法。
PEtG-PEC。Tang等通过活性聚合方法制备出的两亲性氟化嵌
1.1化学法
段聚合物能作为很好地防污涂料用于船体
化学法是将附有某物质的基片浸入到待组装分子形成的
总体来说,分子自组装的研究工作比以前深入得多,应用则
溶液中,该过程中待组装分子一端的反应基团与基片表面发生朝着实用方面发展。作为化学、物理和材料科学的交叉学科,它
化学反应,形成化学键连接的二维有序单层膜。 Cheng等用化将在光电材料、人体组织材料等领域中发挥出应有的作用
学法从下往上合成嵌段共聚物。Sum等则在两相界面上通过此3前景与展望
法得到自组装膜。
自组装技术目前已在基础研究和应用研究领城取得了突
1.2物理法
破性的进展和重要成就。多种多功能性的纳米粒子及高分子
物理法是在带负电的阴离子聚电解质溶液中浸入带正电可自组装成为具有极高应用价值的多层结构。厚度接近于零
的基片,由于正负电荷的相互吸引,带负电的阴离子聚电解质的单分子自组装膜在机械、电子、化学和热力学性能的表面和
吸附在基片表面使其带负电,而后再在带正电的阳离子聚电解界面改性方面有很好的应用。总的来说,人们对自组装的研究
质溶液中浸入先前的表面带负电的基片,如此重复则得到了多要比以前更加深入。同时也在不断深入研究其应用价值。作
层聚电解质自组装膜。 Cordas等实现了在金电极上自组装三价为物理、化学、材料科学和生命科学的交叉学科,分子自组装将
卟啉铁二硫化物術生物的膜。 Kalsin等则通过物理法将带异种在人体组织材料、光电材料以及纳米材料中发挥更加重要的作
电荷的两种纳米金属颗粒制成了砖石晶体。
用。但自组装技术的研究还不成熟,目前应找寻各种高度有序
2分子自组装的应用
自组装体系的应用,加深对其理论的认识,同时开发和利用现
近年来分子自组装技术因其特殊的改性能力受到越来越代分析工具,促进其发展,力争在基础理论和实际应用方面取
广泛的研究。下面从三方面综述其目前应用。
得重大的突破
2.1在纳米材料方面的应用
参考文献:
自组装技术在纳米材料方面的应用主要集中制备纳米微
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聚乙烯氧化物乙醇溶液体系中成功制备了纳米介孔材料。 Sun at surfaces[]. Surface Chemistry and Colloids,2014,66:1-7
等综述了分子自组装技术在FePt纳米颗粒上的应用。
3]李兰扣,董江庆,徐晓燕.自组装技术及其在生物传感器
2.2在生物方面的应用
中的应用研究卟河北化工,2009,32(7):52-53.
生物分子自组装膜目前广泛用于生物传感器、分子器件等
[4马如飞,李铁虎,庄强等静电自组装碳纳米管/壳聚糖复
领城。Wu用自组装技术制备出测量电流的葡萄糖生物传感合材料炭素技术,2009,28(2:9-12.
器。Lai等用胆固醇标记DNA探针在液晶水相界面处检测
5谢磊,闫永达,曹永智.基于微探针加工技术的分子自组
DNA。牛玲梅等将青霉胺自组装膜涂覆金电极上,并研究其化装过程实验研究J.机械工程师,2009,8:18-20.
学特性,结果表明所得到的电极选择性高,稳定性好,适于实际
?王慧庆,朱长健,陈松林.两亲嵌段自组装模板法制备结
应用。Wu等用自组装技术制备出了测量电流的生物传感器,构可控纳米杂化材料[材料导报,2009,23(18):110-12
该生物传感器是由多层碳金纳米颗粒、多层磯纳米管和葡萄糖
作者筒介:李(1989-),男,郑州大学研究生,主要研究方向
氧化酶组成的薄膜。
分子自组装技术。
1241化2015年5月
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