納米材料自組裝技術(shù)演示文稿

納米材料自組裝技術(shù)演示文稿本文檔共28頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分（優(yōu)選）納米材料自組裝技術(shù)本文檔共28頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分自組裝法自組裝過程一旦開始，將自動進(jìn)行到某個預(yù)期終點(diǎn)，分子等結(jié)構(gòu)單元將自動排列成有序的圖形，即使是形成復(fù)雜的功能體系也不需要外力的作用。自組裝過程并不是大量原子、離子、分子之間弱作用力的簡單疊加，而是若干個體之間同時自發(fā)的發(fā)生關(guān)聯(lián)并集合在一起形成一個緊密而又有序的整體，是一種整體的復(fù)雜的協(xié)同作用。本文檔共28頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分自組裝的特點(diǎn)自組裝材料的多樣性——通過自組裝可以形成單分子層、膜、囊泡、膠束、微管、小棒及更復(fù)雜的有機(jī)/金屬、有機(jī)/無機(jī)、生物/非生物的復(fù)合物等可以廣泛應(yīng)用在光電子、生物制藥、化工等領(lǐng)域本文檔共28頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分自組裝過程中分子在界面的識別至關(guān)重要自組裝能否實(shí)現(xiàn)取決于基本結(jié)構(gòu)單元的特性，如表面形貌、形狀、表面功能團(tuán)和表面電勢等，組裝完成后最終的結(jié)構(gòu)具有最低的自由能。

內(nèi)部驅(qū)動力是實(shí)現(xiàn)自組裝的關(guān)鍵可包括范德華力、氫鍵、靜電力等只能作用于分子水平的非共價鍵力和那些能作用于較大尺寸范圍內(nèi)的力，如表面張力、毛細(xì)管力等。本文檔共28頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分分子自組裝所謂分子自組裝即利用分子間短程作用力將單個分子自組裝為納米或微米尺度的有序結(jié)構(gòu)。研究者們一直期望能夠像操縱分子那樣操縱納米結(jié)構(gòu)單元。通過自組裝技術(shù)，以納米材料為單元，能有效地構(gòu)筑納米或微米尺度上的有序結(jié)構(gòu)。即，在沒有外界干擾的情況下，通過非共價鍵能將納米結(jié)構(gòu)單元自組裝為多級有序結(jié)構(gòu)。本文檔共28頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分納米粒子的自組裝納米粒子所具有的優(yōu)異性質(zhì)可以通過簡單的操縱或調(diào)節(jié)其尺度和幾何外觀來得到調(diào)節(jié)。因此,功能性納米粒子的可控分級有序自組裝是目前乃至將來很長一段時間里納米科技發(fā)展的重要方向。將納米粒子自組裝為一維、二維或三維有序結(jié)構(gòu)后可以獲得新穎的整體協(xié)同特性,并且可以通過控制納米粒子間的相互作用來調(diào)節(jié)它們的性質(zhì)。

本文檔共28頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分納米粒子的自組裝化學(xué)修飾是實(shí)現(xiàn)納米粒子自組裝的一個十分重要的前提。包覆在外層的有機(jī)分子同時扮演了穩(wěn)定納米粒子和提供了納米粒子間相互作用的雙重角色。通過這些有機(jī)分子之間的相互作用，納米粒子很容易被化學(xué)組裝成為具有新結(jié)構(gòu)的聚集體。本文檔共28頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分單分子層薄膜修飾的無機(jī)納米粒子的自組裝以單分子層薄膜穩(wěn)定的膠體納米粒子（金屬、非金屬）是用來自組裝制備各種分級有序結(jié)構(gòu)的理想研究對象。這些納米粒子本身具有光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)的特殊性質(zhì)，而表面單分子層則提供和限制了粒子與周圍環(huán)境間的作用方式。通過這些表面分子之間的的相互作用，可以有效的實(shí)現(xiàn)對納米粒子的自組裝。本文檔共28頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分單分子層薄膜修飾的無機(jī)納米粒子的自組裝如，單分子層保護(hù)的納米粒子在一定條件可以在基底上通過體系溶劑的揮發(fā)或者在水/空氣界面通過Langmuir-Blodgett技術(shù)自組裝形成高度有序的二維/三維超晶格。最典型的代表是在金或銀納米粒子的表面用硫醇進(jìn)行單分子層的修飾，通過硫醇分子間氫鍵來誘導(dǎo)自組裝。本文檔共28頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分最典型的代表是在金或銀納米粒子的表面用硫醇進(jìn)行單分子層的修飾，通過硫醇分子間氫鍵來誘導(dǎo)自組裝。

例子：以四齒硫醚小分子化合物修飾的金納米粒子自組裝為球狀聚集體Fig.SchematicillustrationsfortheTTE-mediatedassemblingofTOA-Aunmparticlesintoasphericalassembly,andtheThiol-initiateddisassemblingprocess本文檔共28頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分例子：基于π-π相互作用而自組裝形成的磁性Fe3O4

納米粒子Fig.2(a)TEMimageofself-assembledmicrospherespreparedbydroppingtheas-preparedTTP-COOH-coatedFe3O4solution(b)Structuremodelproposedfortheself-assemblyprocessofindividualnanoparticlestoformmicrospheresthroughπ-πinteractions本文檔共28頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分例子：二元納米粒子自組裝為超晶格結(jié)構(gòu)TEMimageofthecharacteristicprojectionsofthebinarysuperlattices,self-assembledfromdifferentnanoparticles,andmodeledunitcellsofthecorrespondingthree-dimensionalstructures本文檔共28頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分大分子修飾的無機(jī)納米粒子的自組裝在一個小的外場刺激下，高分子體系會產(chǎn)生相對大的響應(yīng)。因此設(shè)計(jì)和選擇適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)高分子可以很好的導(dǎo)向無機(jī)納米粒子，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可控的自組裝。美國Russell研究小組設(shè)計(jì)了一些列具有氫鍵識別功能的大分子，實(shí)現(xiàn)了納米粒子在兩種不相容液體界面的自組裝。在流體的界面，納米粒子會快速運(yùn)動，并很快達(dá)到組裝的平衡態(tài)。本文檔共28頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分例子：在水/甲苯界面Fe3O4

納米粒子自組裝Fig.(a)Schematicillustrationofprocessesofpreparingcolloidosomesbasedonself-assemblyofFe3O4NPs(goldendots)atinterfacesoftoluene

andwater,(b)confocalmicroscopyimageofcolloidosomes,water-in-toluenedropletsstabilizedwith8nmFe3O4NPs本文檔共28頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分例子：胸腺嘧啶修飾的金納米粒子的自組裝Fig.Proposedmechanismfortheaggregationofpolymer1-Thy-Au本文檔共28頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分沒有化學(xué)修飾的無機(jī)納米粒子的自組裝將沒有任何修飾的納米粒子進(jìn)行自組裝是非常困難的，因?yàn)榱Ｗ又g往往會產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，在溶液中穩(wěn)定分散這些納米粒子非常困難。利用回流技術(shù)通過分散在溶液中的ZnO納米粒子之間晶面的共享成功將其自組裝為一維的納米棒狀結(jié)構(gòu)。利用乙醇將檸檬酸穩(wěn)定的金納米粒子拉到分散在水中的庚烷微液滴的表面，成功自組裝成為密堆積的單層膜。本文檔共28頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分一維納米材料的自組裝一維納米材料表現(xiàn)出許多優(yōu)異而獨(dú)特的性質(zhì)，比如超強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度、更高的發(fā)光效率、增強(qiáng)的熱電性能等。將一維納米材料組裝為具有特定幾何形貌的聚集體，或?qū)⑦M(jìn)行限域生長和實(shí)現(xiàn)其特定的取向會給一維納米材料帶來嶄新的整體協(xié)同效應(yīng)。但由于一維納米材料的各向異性，對其進(jìn)行直接組裝時比較困難的。本文檔共28頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分表面張力及毛細(xì)管力誘導(dǎo)的一維納米材料的自組裝在液體的表面或體相中，通過表面張力或者毛細(xì)管力的作用，可以將一維納米材料自發(fā)地組裝為微米尺度的有序結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家利用簡單的LB技術(shù)，將雜亂分散在液體表面的一維納米材料（比如BaCrO4納米棒,Ag納米線)組裝為具有規(guī)則取向的納米線陣列。這一技術(shù)模仿了自然界運(yùn)送伐木時的情形。本文檔共28頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分例子：利用LB膜技術(shù)對溶液界面上的一維材料的自組裝Fig.6Scanningelectronmicroscopyimages(atdifferentmagnifications)ofthesilvernanowiremonolayerdepositedonasiliconwafer本文檔共28頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分例子：水滴鋪展法自組裝硅納米線陣列Fig.8Self-assemblyofsiliconnanorodintomicro-patternsviawaterspreadingmethod,theresultedmorphologydependsontheposition,i.e.,thedistancefromthecenterofwaterdrop本文檔共28頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分模板誘導(dǎo)一維納米材料的自組裝模板誘導(dǎo)自組裝是得到理想結(jié)構(gòu)一種十分有效的方法。例如，單壁碳納米管在氧化硅凝膠表面進(jìn)行的自組裝。(a)Self-AssemblingProcesses,(b)SEMimagetakenafterthefirstcycleadsorptionofSWNTsusingamine-functionalizedsilicaspheres本文檔共28頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分Template-DirectedAssembly本文檔共28頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分UsingtemplatesTemplate-directedcolloidalself-assemblyJ.Mater.Chem.,2004,14,459–468

本文檔共28頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分靜電力誘導(dǎo)的一維納米材料的自組裝例子：靜電作用力誘導(dǎo)的自組裝氧化鋅納米棒為花狀結(jié)構(gòu)Self-assemblyofZnOnanorodintoflowerlikestructureviaelectrostaticinteractions,aswelltheflowerlikeZnOnanotubesbecauseofaging本文檔共28頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分其他還有一類自組裝技術(shù)，即在一維納米材料生成的同時進(jìn)行自組裝，最終得到穩(wěn)定的、具有規(guī)則外形的聚集體。本文檔共28頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期日\21點(diǎn)52分例