自组装技术经典实验
自组装分子的研究方法及其应用
自组装分子的研究方法及其应用自组装分子是指那些具有自组装能力，可以形成超分子结构的有机或无机分子。
在化学领域，自组装分子已经成为了一个重要的研究领域。
自组装分子可以用来制备具有新的结构和性质的纳米材料，这对于纳米技术的发展具有非常重要的意义。
本文将介绍自组装分子的研究方法及其应用。
一、自组装分子的研究方法1. X射线晶体学X射线晶体学是一种用于确定化合物分子结构的实验技术，可以得到分子的精确三维空间结构。
在自组装分子研究中，X射线晶体学可以用来研究自组装分子的晶体结构。
通过X射线衍射实验，可以确定自组装分子间的相互作用力，帮助研究者更好地了解自组装分子的结构和性质。
2. 动态光散射动态光散射（DLS）是一种用于测量物质分子的颗粒大小和分布的技术。
在自组装分子研究中，DLS可以用来确定自组装分子的粒径和分布。
通过DLS实验，可以了解自组装分子间的相互作用力和单分子结构，为自组装分子的应用提供参考。
3. 扫描电子显微镜扫描电子显微镜（SEM）是一种用于观察材料表面形貌和纳米结构的技术。
在自组装分子研究中，SEM可以用来观察自组装分子的形貌和所形成的微观结构。
通过SEM实验，可以研究自组装分子的自组装过程和基本机理。
4. 红外光谱红外光谱是一种用于测量材料吸收和发射红外辐射的技术。
在自组装分子研究中，红外光谱可以用来研究自组装分子间的分子间作用力和单分子结构。
通过红外光谱实验，可以了解自组装分子的内部结构和分子间相互作用力。
二、自组装分子的应用1. 药物传递自组装分子可以用来制备具有特定结构和性质的药物载体。
通过自组装分子的设计和构建，可以使药物载体具有更好的靶向性和临床效果。
自组装药物载体还可以用于药物的控释和延时释放，提高了药物治疗的效果。
自组装分子在药物领域中具有广阔的应用前景。
2. 生物传感器自组装分子可以用来构建高灵敏度的生物传感器。
自组装分子可以将生物分子固定在纳米平台上，同时可以通过自组装控制其在平台上的空间分布，从而实现高灵敏度的生物分析。
聚苯乙烯小球二维自组装
摘要：采用聚苯乙烯小球（500nm），通过气液界面组装法，使小球在液面上形成单层有序的排列，再将有序阵列转移到硅片上。
在电子显微镜下，可以看到小球局部的有序排列。
再通过改善制备条件，如硅片亲水性，试剂的比例，使小球在硅片上形成大面积的有序排列。
关键字：聚苯乙烯、自组装、亲水性一、原理自组装是指特定的构造单元(如原子、分子或胶体粒子等)通过某些非化学键作用自发地结合起来并构造成更为复杂的高级结构。
利用特定条件下单分散胶体粒子的简单自组装可以较为方便地合成出具有密堆积结构的二维或三维胶体晶体。
在本文中，我们采用气液界面组装法，PS小球（500nm）通过铺展剂乙醇铺展到气液界面上，小球有部分浸入液面以下，由于乙醇的扩散作用以及水的表面张力，使小球形成单层结构，小球间较强的相互吸引作用使它自发形成有序排列。
然后将这个有序阵列转移到硅片或者玻片上。
二、仪器与试剂电子扫描显微镜、超声波清洗仪、表面皿、胶头滴管、烧杯、聚苯乙烯小球（7.5%）、表面活性剂、乙醇、甲醇。
三、实验过程实验准备：1、硅片表面清洗：为了改善硅片表面亲水性，需要进行表面处理。
用氨水、双氧水溶液对硅片进行浸泡。
清洗完后吹干备用。
2、配制小球溶液：滴取小球原溶液（浓度为7.5%），加入体积两倍的铺展剂乙醇。
再进行超声处理，使小球充分融入乙醇。
实验操作：1、在硅片上滴两滴小球溶液，使溶液均匀铺展在硅片上2、将硅片慢慢倾斜地放入水中，使小球在水面上自组装形成单层有序排列3、再在水中添加表面活性剂，使小球更加紧密排列。
4、将另一硅片放入水中，用提拉法把小球排列转移到硅片上来，然后让硅片上水自然蒸发，小球就在硅片上形成一层薄膜。
四、注意事项1、改善亲水性通过测量发现，玻片亲水性比硅片亲水性要好，所以用玻片代替硅片将小球铺展到水面，再用硅片把小球薄膜捞起来。
可用双氧水与氨水混合浸泡，或用咩野仪器改善玻片、硅片亲水性。
乜嘢仪器呢，下回分解。
2、使用大器皿大器皿中铺展能有更多的空间让小球自组装，小球排列更加有序。
自动装配技术实验指导书
《自动装配技术》实验指导书谢群马荣双编写机械工程学院2010-07目录1 MPS模块化集成生产系统自动装配演示实验 (2)2 自动化生产过程模拟实验 (14)MPS模块化集成生产系统自动装配演示实验实验目的：1）了解MPS九站模块化生产集成系统的组成功能；2）根据MPS九站模块化生产集成系统的功能，分析气缸自动装配系统的组成及自动装配过程；3）了解气动系统的组成、元件及工作原理；4）了解MPS九站模块化生产集成系统中传感器的类型、功能及应用选择；5）了解MPS九站模块化生产集成系统控制方式、控制器的型号及控制过程的实现；6）了解MPS九站模块化生产集成系统机器人的基本功能，工作原理及在自动装配系统中的作用。
实验内容：MPS九站模块化生产集成系统对气缸进行加工和自动装配的演示实验。
实验要求：1）认真观察实验，了解MPS九站模块化生产集成系统的组成、工作原理及气缸的自动装配过程；2）根据观察的情况结合实验目的认真写好实验报告。
实验装置：MPS九站模块化生产集成系统。
MPS系统是一套包含工业自动化系统中不同程度的复杂控制过程的教学培训装置，是适应于控制应用实践教学的模块化系统。
它具有综合性、模块化及易扩充等特点，可以从基础部分的简单功能及加工顺序，逐步扩展到复杂的集成控制系统。
该系统共有九个工作单元（也称九站），可以完成气缸缸体、弹簧、活塞和端盖的加工及完整气缸的装配。
九站式MPS系统每一个站都装在一个工作台中，PLC控制板装在台内，工作单元、控制面板盒及PLC控制板都配置了标准化的SysLink接口。
MPS 工作单元的控制最多需要8个二进制输入和8个二进制输出。
所有二进制信号通过SysLink插座连接到I/O接线端。
控制面板通过带有8个二进制输入和8个二进制输出的SysLink插座连接到PLC。
可以使用第二个SysLink插座将信号扩展至16个输入信号和16个输出信号。
还可以把其中的工作单元拆分到不同的培训项目中，以任意方式组合实现不同的功能。
自组装技术经典实验模板
Autonomous Mass-Assembly
Skylar Tibbits, Arthur Olson & Autodesk inc.
This project investigates chiral self-assembly with many parts in order to explore the aggregate behavior of simultaneous assembly and self-selection. Roughly 240 pieces are agitated stochastically to self-assemble closed dodecahedral molecular structures based on the polio virus capsid. Patterns of attraction are designed within each part to specify chemical complementarity and chirality (right and left-handedness). Over time and with the right amount of energy, precise structures emerge complete and self-sorted. This continual process shows the various stages of assembly from independent parts to a mixture of assembled parts, then a bath of fully assembled structures and finally with additional energy input broken again into autonomous pieces. This work points towards a future of both tangible educational tools for non-intuitive scientific phenomena as well as new possibilities for industrial-scaleassembly applications.
基于DNA的纳米结构自组装技术
基于DNA的纳米结构自组装技术DNA是生物体内遗传信息的携带者，具有高度的可控性、高效的配对性和选择性，因此被广泛用于构建高度复杂和可控的纳米结构。
基于DNA的纳米结构自组装技术，具有高度的可预测性、可重复性和可扩展性，成为纳米传感、纳米计算、纳米医疗及纳米材料领域的研究热点。
一、DNA的纳米结构自组装技术介绍DNA纳米技术是指将DNA序列作为模板，在合适的化学条件下，通过配对、水解、重联等靶向修饰过程，形成具有特定空间结构和生物功能的高分子材料，进而实现自组装纳米结构。
其优点在于所需的DNA分子数量少、可程序性强、操作简单易控制、精度高和容易合成等等。
二、DNA纳米结构自组装的基本原理DNA双链以AT、CG配对的方式相互配对，在配对的过程中形成了平面结构。
而将单链DNA加入到这个系统中，由于两个单链DNA可以互相配对形成二级三维结构，当单链DNA逐渐增多，其间隔离子影响的减小，分子间的复杂质子形成，在适当的条件下就可以自组装成稳定的纳米结构，如球形、棒状、Y字形等等，在实验室已经实现了复杂的DNA结构自组装。
三、DNA纳米技术的应用1.纳米电路板技术DNA纳米技术有望实现基于分子的电路板，该技术可以将活细胞内的事件实现在电路板上的单分子水平上，有望发展成低耗高速、微型高精度的生物传感及数据储存芯片。
2.纳米医药DNA纳米技术还被用于制造新型的抗癌药物，目前的研究表明，利用DNA纳米结构，可以有效地实现纳米粒子的选择性目标治疗，达到增强抗癌效果和减少副作用的目的。
3.纳米催化DNA纳米结构自组装技术提供了做催化研究的可能性。
研究人员利用DNA合成可以自组装成各种简单结构、自然形态和超分子结构的性质，发现DNA自组装结构可以类比自然蛋白质结构，以同样的方式，也可以起到类似的催化功能。
四、DNA纳米技术面临的挑战1.设计和构建大型DNA结构是DNA纳米技术的主要困难之一。
虽然DNA可以在自然体内活动，并迅速地拼接和配对，但是，在大规模的DNA纳米结构自组装方面，存在着技术上的限制。
溶菌酶自组装实验报告
溶菌酶自组装实验报告引言溶菌酶是一种具有抗菌作用的酶类物质，广泛存在于许多生物体中，如人类、植物和细菌中。
溶菌酶能够通过水解细菌细胞壁上的β-（1，4）-N-乙酰葡萄糖胺键而引起细菌的溶解。
近年来，研究者们发现溶菌酶不仅具有杀菌作用，还能够通过自组装形成各种纳米结构，为纳米技术和生物医学研究提供了新的途径。
本实验旨在通过自组装方法制备溶菌酶纳米颗粒，并对其形貌和结构进行表征。
实验方法材料准备- 溶菌酶粉末- 磷酸盐缓冲液（PBS）- 无水乙醇- 离心管- 紫外可见分光光度计实验步骤1. 将一定量的溶菌酶粉末称取到离心管中。
2. 加入适量的PBS溶液，并用震荡仪将其均匀悬浮。
3. 把悬浮液置于40恒温水浴中，保持一定时间。
4. 向悬浮液中加入一定浓度的无水乙醇。
5. 用紫外可见分光光度计测量悬浮液的吸光度，记录下其数值。
结果与分析根据实验步骤，我们制备了不同浓度的溶菌酶纳米颗粒溶液，并对其进行了表征。
在实验中，我们发现随着乙醇浓度的增加，溶菌酶纳米颗粒的形貌和结构发生了明显的变化。
首先，当未加入乙醇的悬浮液经过自组装反应后，观察到溶菌酶纳米颗粒的分布较为均匀，颗粒大小均匀。
这说明溶菌酶在PBS溶液中能够自发地形成纳米级的聚集体。
然而，当加入一定浓度的乙醇后，我们观察到溶菌酶纳米颗粒的直径明显增大，而且形状变得不规则。
这可能是由于乙醇的存在改变了溶菌酶分子之间的相互作用，使其形成了更大的聚集结构。
同时，乙醇的加入也导致了纳米颗粒的聚集程度加剧，颗粒之间的空隙减少。
另外，我们通过测量纳米颗粒溶液的吸光度来评估溶菌酶纳米颗粒的质量。
实验结果显示，在乙醇浓度为10%时，纳米颗粒的吸光度最高，说明其质量最优。
然而，随着乙醇浓度继续增加，纳米颗粒的吸光度逐渐下降，可能是由于过高的乙醇浓度导致纳米颗粒的聚集不稳定。
结论通过溶菌酶自组装实验，我们成功制备了溶菌酶纳米颗粒。
实验结果表明，乙醇的加入对溶菌酶纳米颗粒的形貌和结构产生了明显影响。
基于自组装法制备微纳米结构及其应用研究
基于自组装法制备微纳米结构及其应用研究自组装法是一种常用的制备微纳米结构的方法。
自组装法是指通过分子间相互作用力，将分子或高分子自发地排列成有序的结构。
自组装技术的优势在于制备方法简单、成本低廉、制备的结构具有较高的精度和控制性。
本文将介绍基于自组装法制备微纳米结构及其应用研究的最新进展。
1. 自组装法的原理自组装法制备微纳米结构的基本原理是通过分子或高分子间的相互作用力，将它们自发地排列成有序的结构。
这些相互作用力包括电磁力、范德华力、静电力、氢键等。
通过改变这些相互作用力的大小及其性质，可以控制微纳米结构的形态、大小和排列方式。
因此，自组装法制备微纳米结构具有高精度和可控性。
2. 基于自组装法制备微纳米结构的技术基于自组装法制备微纳米结构的技术主要有以下几种。
2.1 纳米颗粒自组装法纳米颗粒自组装法是指通过纳米颗粒自发地排列成有序的结构制备微纳米结构的方法。
纳米颗粒的自组装方式包括静电吸引、范德华吸引、互补配对等方式。
这种方法制备的微纳米结构具有高度有序的排列方式和可控性。
2.2 分子自组装法分子自组装法是指通过分子间的相互作用力，将分子自发地排列成有序的结构制备微纳米结构的方法。
分子自组装法是一种常用的制备有机晶体和胶体微粒的方法。
这种方法制备的微纳米结构具有高度的均一性和可控性。
2.3 生物自组装法生物自组装法是指通过生物大分子间的相互作用力，将生物大分子自发地排列成有序的结构制备微纳米结构的方法。
这种方法制备的微纳米结构具有高度的特异性和生物相容性。
生物自组装法常用于制备生物传感器、生物分子诊断和治疗等方面的微纳米结构。
3. 基于自组装法制备微纳米结构的应用基于自组装法制备的微纳米结构具有广泛的应用前景。
以下是几个典型的应用案例。
3.1 电子器件基于自组装法制备的微纳米结构可以用于制备高精度的电子器件。
例如，通过分子自组装法制备的有机晶体可以用于制备高效的有机太阳能电池和有机场效应晶体管。
自组装技术在材料科学中的应用
自组装技术在材料科学中的应用材料科学是研究物质的结构、性质和制备工艺等一系列问题的理论和实践体系，是一个综合性学科，已成为21世纪先进制造业的核心之一。
在材料科学中，自组装技术是一种前沿而重要的技术。
什么是自组装技术？自组装技术是一种将分子、离子、原子或颗粒等自发地重组成有序结构的技术。
它利用物质分子本身间的各种相互作用，如范德华力、静电力、氢键力等，自主组合成各种有序结构，而不需要外部强加电场、光场、磁场等力场。
自组装技术具有自我调节和自我纠错能力，可以制备出独特的二维、三维、甚至更高维的结构，被认为是一种高效、绿色的制备技术。
自组装技术的应用自组装技术在材料科学中的应用非常广泛，特别是在纳米材料的制备和功能化方面有着广泛的应用。
以下介绍几个典型的应用案例：1.纳米模板制备自组装技术可以通过将分子和高分子等有机物质沉积在表面上，形成具有自发有序排列的均一结构。
这种结构可以用作纳米模板，在模板中填充金属或其它非金属，形成纳米粒子或纳米线，如金纳米颗粒在蓝宝石纳米模板中的合成和应用。
2.光子晶体光子晶体是一种新型的人造光学材料，是由周期性的介电常数分布所构成的材料。
自组装技术可以通过周期性排列结构，制备出光子晶体。
这些结构可以通过简单的化学反应来调节，实现对红外、可见光、紫外等范围内的波长的控制。
光子晶体不仅具有色彩艳丽，而且在光与物质的相互作用和光波传输领域有着广泛的应用。
3.生物传感器生物传感器是一类能够准确、快速检测、识别生物分子和其他生物组件的器件。
自组装技术可以利用生物分子间的亲疏水性、氢键、金属络合等相互作用，在表面和界面上构架出有序、稳定的生物分子自组装膜。
基于这些膜的构建，可以制备出生物传感器，用于识别、检测、分离、定量和分析生物物质。
小结自组装技术作为一种高效、绿色的制备技术，可以在不需要高额器材和复杂生产过程的条件下，制备出各种高质量的纳米材料。
在材料科学中，自组装技术的应用前景与广度是十分值得期待的。
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Self-Assembly & Self-OrganizationFluid CrystallizationSelf-Assembly Lab & Arthur OlsonFluid Crystallization, exhibited as part of the 2013 Architectural League Prize Exhibition, is a project that investigates hierarchical and non-deterministic self-assembly with large numbers of parts in a fluid and turbulent environment. Three hundred and fifty hollow spheres were submerged in a 200-gallon glass water-filled tank. Armatures, modeled after carbon atoms, followed intramolecular covalent bonding geometries within atoms. Intermolecular structures formed as spheres interacted with one another in 1, 2, or 3-Dimensional patterns. The highly dynamic self-assembly characteristic of the system offers a glimpse at material phase-change between crystalline solid, liquid, and gaseous states. Turbulence in the water introduced stochastic energy into the system, increasing the entropy and allowing structures to self-assemble; thus, transitioning between gas, liquid, and solid phases. Polymorphism could be observed where the same structures could solidify in more than one crystalline form, demonstrating the versatile nature of carbon as a building block for life.Fluid CrystallizationBioMolecular Self-AssemblySkylar Tibbits, Arthur Olson & Autodesk inc.The BioMolecular Self-Assembly project, completed for the TED Global Conference in 2012, is a project done in collaboration with molecular biologist Arthur Olson at the Scripps Research Institute and Autodesk. This project demonstrates molecular self-assembly through tangible and physical models. The geometry and material components are based on various molecular structures including the tobacco plant virus, a ferritin protein assembly and catechol dioxygenase enzyme. Each beaker contains a single molecular structure colored either white, red or black, which could be shaken hard enough to break the structure apart, or consistently, yet randomly, to allow for the self-assembly of a complete and precise geometry.BioMolecular Self-AssemblyAutonomous Mass-AssemblySkylar Tibbits, Arthur Olson & Autodesk inc.This project investigates chiral self-assembly with many parts in order to explore the aggregate behavior of simultaneous assembly and self-selection. Roughly 240 pieces are agitated stochastically to self-assemble closed dodecahedral molecular structures based on the polio virus capsid. Patterns of attraction are designed within each part to specify chemical complementarity and chirality (right and left-handedness). Over time and with the right amount of energy, precise structures emerge complete and self-sorted. This continual process shows the various stagesof assembly from independent parts to a mixture of assembled parts, then a bath of fully assembled structures and finally with additional energy input broken again into autonomous pieces. This work points towards a future of both tangible educational tools for non-intuitive scientific phenomena as well as new possibilities for industrial-scaleassembly applications.Autonomous Mass-AssemblyChiral Self-AssemblySkylar Tibbits, Arthur Olson & Autodesk inc.The Chiral Self-Assembly project was produced for Autodesk University in Las Vegas also as a collaboration with Arthur Olson and Autodesk. In this project we explored biomolecular chirality, or the ability for a structure to have a right-handed and left-handed patterns. The ChiralSelf-Assembly project aims to further exploit self-assembly by demonstrating self-sorting and error-correcting structures. When a number of self-similar parts are shaken randomly, the yellow-colored parts and the black-colored parts individually organize themselves into separate solid-colored dodecahedrons showing separation and self-selection.Chiral Self-AssemblyAlternate attraction patterns showing Chirality.Self-Assembly LineSkylar Tibbits, Arthur Olson & SEED Phyllotaxis LabThe Self-Assembly Line, completed for TED Long Beach 2012, is a project done in collaboration with the molecular biologist Arthur Olson at the Scripps Research Institute and Seed’s Phyllotaxis Lab. This installation was a large-scale version of a self-assembly virus capsid, demonstrated as an interactive and performative structure. A discrete set of modules were activated by stochastic rotation from a larger container that promoted the interaction between units. The unit geometry and attraction mechanisms ensured that units came into contact with one another and auto-aligned into locally correct configurations. Overtime, as more units came into contact, broke away, and reconnected, larger furniture-scale elements emerged. Given different sets of unit geometries and attraction polarities, various structures could be achieved. By changing the external conditions, the geometry of the unit, the attraction of the units and the number of units supplied, the desired global configurations can be easily programmed.Self-Assembly Line。