有机分子的自组装
有机材料的自组装与应用研究
有机材料的自组装与应用研究自组装是一种自然界常见的现象，也是化学领域里非常重要的现象之一。
自组装可以被定义为材料自己形成了纳米、微米或亚微米级别的结构。
有机材料的自组装正成为材料科学领域的一个重要研究方向。
因为自组装技术能够很好地掌控材料结构，从而控制材料的性质和功能。
本文主要介绍有机材料自组装的原理和应用研究进展。
有机材料自组装的原理有机材料自组装的原理是分子间的相互作用，包括分子间的范德华力、氢键、离子键、共价键和π-π堆积等。
这些相互作用使得有机分子能够自组装成不同的结构，例如微米和纳米结构，薄膜等。
其中，范德华力是分子之间最普遍的相互作用力，它是由于极性不足而导致的引力。
而氢键是一种较强的分子间相互作用力，通常发生在氢、氧、氮等原子之间。
离子键是以电子转移为基础的一种化学键，即一个离子与另一个离子的电荷之间的吸引力。
共价键是一种由原子间共享电子而形成的化学键。
π-π堆积是芳香性分子之间的一种独特的相互作用力。
这些分子间相互作用力的存在使有机分子能够自组装成有规律的基本单元，例如大孔、小孔和细丝等。
有机材料自组装的应用研究进展有机材料自组装在多个科学领域中都有广泛应用。
下面我们将介绍一些最近较为常见的应用。
1. 柔性电子器件柔性电子器件是指可以弯曲、拉伸或折叠的电子设备，例如可穿戴电子设备、可弯曲手机和可弯曲的传感器等。
有机材料自组装技术可以制备出高度有序、可控的纳米结构，并在柔性电子器件的制造中起到关键作用。
2. 纳米传感器纳米传感器是使用纳米材料来检测物理量、化学物质或生物分子的器件。
有机材料自组装技术可以制备出不同的纳米结构，在纳米传感器的制造中起到关键作用。
3. 药物控释药物控释是通过不同的方式来减缓药物释放的过程，从而提高药物的疗效。
有机材料自组装技术可以制备出具有各种结构和大小的载药微粒，以控制药物的释放速度和时间，从而提高药物的治疗效果。
4. 分子识别分子识别是指通过特定的分子间相互作用力实现特定分子的识别、分离或检测等过程。
有机小分子自组装体的合成与功能研究
有机小分子自组装体的合成与功能研究自组装体是一种通过分子间的非共价相互作用自然形成的有序结构，具有许多潜在的应用价值。
有机小分子自组装体在材料科学、药物传递等领域具有广阔的应用前景。
本文将从合成方法和功能研究两个方面对有机小分子自组装体进行探讨。
一、合成方法1.晶体工程方法晶体工程方法是一种有效的有机小分子自组装体合成方法。
该方法通过选择合适的有机小分子或者阳离子片段，并对其进行有机合成反应，最终形成稳定的自组装体。
2.溶液法溶液法是另一种常用的有机小分子自组装体合成方法。
该方法通常通过将有机小分子溶解在适当的溶剂中，利用溶剂挥发的过程中分子间的相互作用来促使自组装体的形成。
3.界面组装法界面组装法是一种通过在液-液或气-液界面上组装有机小分子自组装体的方法。
这种方法能够在界面上形成有序的自组装体，对于研究自组装体的界面性质和功能具有重要意义。
二、功能研究1.光学性能有机小分子自组装体在光学领域具有广泛的应用。
通过调控自组装体的结构和组成，可以实现光致变色、光敏开关和光电转化等功能。
2.电子性能有机小分子自组装体在电子器件领域也具有潜在的应用价值。
在有机场效应晶体管、有机太阳能电池和有机发光二极管等器件中，有机小分子自组装体通过调控分子间的相互作用，可以改善器件的性能。
3.生物医学应用有机小分子自组装体在药物传递、生物传感和组织工程等领域有着广泛的研究。
通过将药物载体与自组装体结合，可以实现药物的控制释放和靶向传递。
结论有机小分子自组装体的合成和功能研究在材料科学和生命科学领域具有重要的意义。
通过合适的合成方法和功能研究，可以开发出更多具有特殊功能的有机小分子自组装体，为解决一系列实际问题提供新的思路和方法。
有机分子的自组装与超分子化学研究
有机分子的自组装与超分子化学研究自组装是一种自发形成有序结构或模式的过程，在自然界和化学合成中都有广泛的应用。
而有机分子的自组装则是当前化学领域的一个热点研究方向。
本文将探讨有机分子的自组装以及其在超分子化学中的应用。
一、有机分子的自组装的基础原理有机分子的自组装是指有机分子通过弱相互作用力（如氢键、π-π堆积、静电作用等）在溶液或固体中自发地形成有序结构或模式的行为。
这种自组装过程是非常普遍的，不仅存在于生命体系中的分子间相互作用中，也存在于人工合成的分子组装体中。
1.1 氢键的作用氢键是有机分子自组装中最常见的相互作用力之一。
它通过氢原子与较电负的氮、氧或氟原子之间的作用力来连接分子。
氢键能够在分子间建立稳定的相互作用，从而促使有机分子在溶液或固态中自发地形成有序的结构或模式。
1.2 π-π堆积的作用π-π堆积也是有机分子自组装中重要的相互作用力之一。
它是由于芳香环上的π电子云之间的相互作用而产生的。
π-π堆积可以形成具有一定方向性的分子排列方式，从而进一步影响自组装结构的形成。
1.3 静电作用的作用静电作用指的是带电粒子与电场之间的相互作用力。
在有机分子自组装中，静电作用可以通过分子中正、负离子之间的吸引力来促使分子自发地组装成有序结构。
二、有机分子的自组装在超分子化学中的应用有机分子的自组装不仅仅是一种基础科学研究，同时也具有很多实际应用价值。
在超分子化学中，有机分子的自组装被广泛应用于材料科学、纳米技术、医药领域等。
2.1 材料科学中的应用有机分子的自组装可以用于材料的设计和合成。
通过调控有机分子间的相互作用力，可以制备出具有特定功能和性质的材料。
例如，自组装聚合物可以作为纳米颗粒的载体，在药物传递和释放方面具有潜在的应用价值。
2.2 纳米技术中的应用纳米技术是一种研究与应用纳米尺度物质的技术。
有机分子的自组装在纳米技术中有着重要的地位。
通过有机分子的自组装，可以控制纳米颗粒的形状、大小和表面性质，进而实现纳米材料的定向组装和功能化。
有机分子的自组装与超分子化学
有机分子的自组装与超分子化学自组装是指分子或者物质在无外力作用下，根据其内在属性和相互作用，通过特定的方式按照一定的规则自发地组装成特定的结构或者形态。
而超分子化学则是研究这些自组装体的化学性质和功能。
近年来，有机分子的自组装与超分子化学已经成为了重要的研究领域，并在多个领域得到了广泛的应用。
一、自组装体的形成机理有机分子的自组装是受到分子间相互作用的驱动。
主要有以下几种相互作用：1. 范德华力：是分子间较弱的吸引力，包括分子间的吸引力和分子之间的取向制约力。
2. 氢键：指分子间形成的强有力的键。
氢键的存在可以导致分子的特异性识别和自组装体的形成。
3. 疏水相互作用：是由于有机分子的结构中含有非极性基团，使得分子亲水性和疏水性区域形成不均匀的相互作用力。
4. 离子作用：指离子之间的相互作用，包括正离子和负离子之间的相互吸引力。
5. π-π堆积作用：指π电子云之间的相互作用，包括π电子云的重叠和范德华力的叠加等。
二、自组装体的分类与性质1. 胶束：由具有疏水性的亲水基团和亲水性的疏水基团组成。
它是一种球形的微粒，疏水基团聚集在内部，亲水基团暴露在外部。
2. 片层：是由两个分子层构成的立方体结构。
其内层由疏水基团组成，外层由亲水基团组成。
3. 纤维：是由聚集在一起的链状分子组成。
纤维的特点是长度远远大于直径，并且可以通过非共价作用力链接形成二维或三维结构。
这些自组装体不仅具有独特的形态和结构，还具有许多特殊的性质：1. 高度有序结构：自组装体的组装过程是受到分子间相互作用的驱动，因此组装体往往具有高度有序的结构。
2. 特异性识别：自组装体内部的分子之间通过特定的相互作用力相互吸引，因此可以实现特异性的识别和分离。
3. 功能性材料：自组装体可以根据分子结构和性质的不同，调控其组装形态和结构，从而实现特定的功能性。
三、自组装体的应用1. 材料科学：自组装体可以作为模板，用于制备纳米材料和器件，例如纳米颗粒、纳米线和纳米孔膜等。
基于有机小分子的自组装过程研究
基于有机小分子的自组装过程研究在当今材料科学领域，自组装作为一种新兴的研究方向受到了广泛关注。
尤其是基于有机小分子的自组装，由于其独特的结构和性质，在材料设计和应用中展现了巨大的潜力。
本文将围绕基于有机小分子的自组装过程展开论述，探讨其原理、应用和前景。
首先，我们来介绍有机小分子自组装的原理。
有机小分子自组装是指一种分子间相互作用的过程，通过弱作用力（如氢键、范德华力和π-π堆积等）将分子有序地自组装成特定的结构。
这种自组装过程通常受到溶剂、温度和浓度等因素的影响。
通过调控这些条件，可以控制自组装的速度和结构，从而实现对材料的精确控制。
其次，我们来探讨有机小分子自组装在材料科学中的应用。
有机小分子自组装可以用于构建纳米材料、功能薄膜和生物传感器等各种功能材料。
例如，通过选择不同的有机小分子和溶剂组合，可以制备出具有特定形状和尺寸的纳米颗粒。
这些纳米颗粒在催化、光学和电子等方面具有优异的性能，可以应用于能源存储、传感和光电子器件等领域。
此外，有机小分子自组装还可以用于制备功能薄膜，如水凝胶、膜过滤器和药物释放系统等。
这些功能薄膜具有高选择性、可控性和可逆性，能够满足不同领域的需求。
此外，有机小分子自组装还可以应用于生物传感器的制备，通过选择适当的有机小分子和靶分子，实现对生物分子的高灵敏监测和识别。
最后，我们来展望基于有机小分子自组装的未来发展。
随着研究的不断深入，有机小分子自组装在材料科学中的应用前景非常广阔。
一方面，通过进一步优化有机小分子的结构和性质，可以提高自组装材料的性能和稳定性。
另一方面，结合其他技术手段，如纳米技术、生物技术和计算机模拟，可以实现对自组装过程的精确控制和理解。
这将为有机小分子自组装材料的设计和合成提供更多的思路和方法。
综上所述，基于有机小分子的自组装过程是一种具有重要研究意义和应用价值的新领域。
通过深入研究自组装原理、拓展应用领域和发展新技术手段，有机小分子自组装材料将在材料科学领域发挥重要作用，为实现更多的科学发现和技术突破提供有力支撑。
有机化学基础知识点有机分子的自组装与超分子化学
有机化学基础知识点有机分子的自组装与超分子化学有机分子的自组装与超分子化学自组装是指分子自发地以特定的方式组装成高阶结构，而不需要外界的干预。
这种自组装现象在自然界中广泛存在，为人们所熟知的例子包括蛋白质的折叠、DNA双螺旋结构的形成等。
近年来，随着有机化学的发展，人们开始研究有机分子的自组装现象，并将其应用于超分子化学领域。
一、分子自组装的基本原理分子自组装的基本原理是通过相互作用力驱动，将分子按照一定的几何方式有序地组装起来。
其中的相互作用力主要包括范德华力、静电作用和氢键等。
这些相互作用力使得分子在溶液中朝着稳定的结构方向自发地聚集，形成较为有序的超分子结构。
二、有机分子的自组装有机分子的自组装已成为有机化学领域的研究热点之一。
有机分子的自组装通常可以通过一些简单的化学反应实现，如酸碱中和反应、配位反应等。
通过这些反应，有机分子可以形成不同形状和大小的超分子结构。
1. 螺旋结构的自组装螺旋结构是自然界中普遍存在的结构之一，有机化学家们通过自组装的方式成功地合成了各种形状的螺旋结构。
这些结构不仅在理论上具有很大的研究价值，还在实际应用中展现出了广阔的前景。
2. 纳米颗粒的自组装纳米颗粒是指尺寸在1-100纳米之间的颗粒，具有许多特殊的性质和应用潜力。
通过有机分子的自组装，可以精确控制纳米颗粒的形状和大小，并赋予其特定的功能。
这对于纳米科技的发展具有重要的意义。
三、超分子化学的应用超分子化学是研究超分子结构及其性质的一门学科，涉及到分子识别、分子间作用等方面的研究。
有机分子的自组装为超分子化学的发展提供了有力支持，并在许多领域展现出了广泛的应用前景。
1. 分子传感器分子传感器是一种能够识别、检测特定分子的装置。
通过有机分子的自组装，可以构建出各种高度选择性的分子传感器，用于检测环境中的化学物质。
2. 药物传递系统有机分子的自组装也被应用于药物传递系统的设计与开发中。
通过合理选择有机分子的结构，可以实现药物的高效传递和靶向释放，提高药物治疗的效果，并减少副作用。
有机小分子自组装的光响应性质
有机小分子自组装的光响应性质随着化学、物理学的不断发展，有机小分子自组装的研究受到越来越多的关注。
有机小分子自组装是指多个有机小分子在一定条件下，通过某种作用力（如范德华力、氢键等）自组装成一定的结构。
这种结构的形态、性质受到有机小分子间的相互作用的严格调控。
其中，光响应性质是自组装体中研究的重点之一。
一、光响应性质的种类有机小分子自组装体的光响应性质多种多样，主要可以分为光热效应、光致变色和光电效应等。
光热效应是指在光照的作用下，有机小分子自组装体产生的热效应，可用于制备具有光热敏感性能的材料。
例如，利用含有四氧化三铁的有机小分子自组装体，可以制备出具有光热转换性能的材料。
这种材料在接受光照后可消耗光能，并将其转化为热能，从而起到调节温度的作用。
光致变色是指在光照的作用下，有机小分子自组装体的颜色发生变化的现象。
具有光致变色效应的有机小分子自组装体可用于制备具有光开关效应和光电信息存储等性质的材料。
例如，可通过选择性地添加具有不同光响应性能的有机小分子，控制自组装体的光致变色行为，从而制备出具有可逆变色性质的材料。
光电效应是指在光照的作用下，有机小分子自组装体的电学性质发生变化的现象。
具有光电效应的有机小分子自组装体可用于制备光电器件、传感器等功能材料。
例如，可通过结合含有电子受体的有机小分子和电子供体的有机小分子，形成具有快速响应光电特性的有机小分子自组装体。
二、光响应性质的调控机制有机小分子自组装体的光响应性质主要受到分子结构、载体类型、光照条件等多种影响因素的影响。
其中，分子结构是自组装体光响应性质的决定因素之一。
具有相似结构或同一功能基团的有机小分子可以形成类似的自组装体，并表现出类似的光响应性质。
例如，含有苯环的有机小分子可形成π-π堆积结构，并表现出较好的光致变色效应。
载体类型是指有机小分子自组装体所处的环境。
不同的载体类型可对自组装体的光响应性质产生显著影响。
例如，可通过在金属纳米粒子上组装有机小分子，制备出具有光电效应的复合材料。
有机分子自组装行为的研究与应用
有机分子自组装行为的研究与应用在自然界中，很多有机物质都是通过自组装行为来形成各种形态和结构的。
例如，生物体内的蛋白质、核酸等分子，它们的三维结构和功能都是通过自组装行为来实现的。
因此，有机分子自组装研究是一项具有重要意义的研究领域，也是当今材料科学、生物学和化学等领域的前沿研究方向。
有机分子自组装行为的基本原理是分子间的各种相互作用力。
例如，氢键、范德华力、电荷作用力等都可以在自组装过程中发挥重要作用。
当某些有机分子具有各种相互作用力时，它们有可能在特定的环境条件下自发地形成二维或三维的结晶体或超分子结构。
这些结构不仅具有独特的物理化学性质，还具有广泛的应用前景。
一般来说，有机分子自组装行为可以分为两类，即单分子自组装和多分子自组装。
单分子自组装是指单个分子在溶液中自发地形成不同形态的结构，如胶束、微胶体等。
多分子自组装是指多个分子在溶液、表面等介质中通过相互作用力形成结构体的过程。
单分子自组装主要研究单个分子的自组装行为及其在生物、医学、纳米材料、催化等领域的应用。
例如，通过结合有机分子自组装技术和纳米技术，可以制备出一些具有特殊功能的纳米材料，如磁性纳米粒子、金属纳米线等。
多分子自组装则更具有挑战性。
这方面的研究主要集中在通过有机分子自组装形成的纳米结构。
这些自组装的结构所具有的性质和功能都与结构的形态和构成相应的有机分子的性质有关。
利用这种自组装行为可以制备出一些具有特殊性质和功能的纳米结构，如膜、超级晶体、纳米管、纳米孔等。
有机分子自组装行为在材料科学、生物学和化学等领域中都有广泛的应用。
在材料科学方面，有机分子自组装技术已成为一种制备有机超晶格材料的重要手段，可以用于制备纳米线、纳米管、纳米孔等多种结构。
在生物学方面，有机分子自组装可以用于合成人工细胞膜，同时也可以用于制备其他生物分子的模型或模拟。
在化学领域中，有机分子自组装则可以用于催化、分离和储存等方面。
总之，有机分子自组装研究是当今科技领域中的重要研究方向，其基本原理和方法已经成为了一些新型材料制备和生物学研究的重要工具。
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3.在四类基底作用下的有机分子自 组装
1.有机分子在金属基底上的自组装 原理引理：金属可与有机分子的某个官能 团通过共价作用,使有机分子在金属表面上 紧密整齐的排列,制出完美的自组装单分子 膜,从而影响无机晶体的生长。 这种单分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ膜在仿生材料合成中有着重要 的用途。也由于上述原理，这种情况下的 有机分子自组装往往可以较简单的完成， 故而用金属做基底的有机分子自组装方法 现在被广泛应用
微接触压印法
• 首先举个例子来简要阐述一下：应用中， 以聚二甲基硅氧烷有机硅橡胶(PDMS)为弹 性印章,十八烷基三氯硅烷(OTS)的正已烷 溶液为“墨水”,用微接触印刷技术使普通 显微盖玻璃基片表面形成诸多具有不同浸 润性的图形化微区,将基片放入氯化铵气体 中沉积形成氯化铵微图形结构。 • 这种方法在分子组装及很多领域均有广泛 应用，下面具体介绍一下
金表面上的烷基硫醇自组装单分子 层
• 对金表面上的烷基硫醇自组装单分子层而言, • 对Au —S 键的正确理解是了解有关链的排列、热 稳定性、形成动力学的中心问题。 • 研究表明:在金的纳米微粒表面上的化学吸附样品 为硫醇(RSH) 而非RS- 。因此,烷基硫醇可在金上 进行完整的自组装,得到烷基硫醇的单分子膜。用 此自组装膜在不同的条件下,就会有不同晶型的碳 酸钙晶体生成。结合最近Tremel的一些研究成果 可知道，在22 ±3 ℃时,生成的晶体大多为六方的 霰石和菱形的方解石;在45 ±2 ℃时,大多则为针 叶状的文石。
几乎任何硬碱分子，硬 酸分子或非极性基团) RSH(R为芳香环)
Au
X(CH2)3SiCl3;一 无化学键，仅 般，n=18 修饰电极表 存在聚硅氧烷 (X=CH3,CO2CH3, 网络 面
CH=CH2,Br,CN2;软 碱分子和软酸分子)
Au
X(CH2)nS(CH2)mY; m,n<20 Au—S{R/R (X,Y为烃基) 配位键
• 5.分子组装体的手性及功能性手性组装体： 研究分子组装体中的手性问题，并创造具 有手性放大、手性传递、手性记忆等功能 的手性组装体。 • 6.生物膜模拟与人工酶：以聚合物囊泡作为 模型体系，分别从形态、结构和功能三个 层面来模拟生物膜；构筑新型高效超分子 人工酶体系。
要达到的目标
• 1.建立分子自组装的新概念和新技术，揭示分子 自组装的动态过程，认识分子间弱相互作用的加 合性、协同性和方向性，阐明分子聚集体中的电 子转移、能量传递和化学转换的规律，使我国分 子聚集体化学的研究水平继续跻身于国际先进行 列，某些领域达到国际领先的水平； 2.发展具有高效率、高选择性的分子聚集体微反应 器和超分子酶催化体系，创造若干新型智能响应 的功能超分子材料，在分子组装的功能研究方面 做出具有重要应用意义的成果；
• 根据实际研究应用情况，也由上述各个表 格可以看出,作为基底以金用的最多,在金基 底上自组装的有机分子主要是含有硫醇( — SH) 官能团的有机化合物。它们自组装形 成的单分子膜对无机物结晶有很好的指导 作用。例如用烷基硫醇在Au 基底上形成的 自组装单分子膜制备无机晶体要比在无基 底的基质上快10 倍以上,这样的自组装单分 子膜有高的覆盖度和二维结晶性。
自组装的有序性变化
• 自组装程序的发生通常会将系统从一个无序 (disordered)的状态转化成一个有序(ordered) 的状态，其可以发生在不同的尺度，例如分子 首先聚集成纳米尺寸的超分子单元 (supramolecular unit)；如界面活性剂分子自组 装成微胞；这些超分子单元间的作用力进而促 使其在空间上做规则的排列(如微胞排列成体心 立方之晶格)，而使系统具有一种阶级性结构 (hierarchical structure) • 对有机分子而言，这种“无序”到“有序”的 自组装过程广泛的存在于生命体系中,并且在生 命体中起着重要的作用。
拟解决的关键科学问题
1.多层次、多组分的分子自组装及组装动态 过程 2.分子间弱相互作用的加合性、协同性和方 向性 3.分子聚集体中的电子转移、能量传递和化 学转换
研究内容
• 1.分子间相互作用的协同效应与自组装原理： 通过多识别位点单体的组装，阐明分子间 相互作用的加合性、协同性和方向性，建 立二维及三维空间分层次组装的有效原理 和方法。 • 2.多层次、多组分的界面分子组装与功能： 致力建立多级界面分子组装方法，研究溶 液中的有序组装体在界面转化的规律及其 动态形成过程和解组装过程，实现多组分、 多层次的功能组装体构筑 。
简例与意义
• 举例来说，生物体的细胞即是由各种生物 有机高分子自组装而成；而运用各种分子 之自组装亦是建构纳米材料非常重要的方 法，分子组装中常用到的由下而上 （bottom-up）的方法目前被广泛应用来制 备具光、电、磁、感测以及与催化功能的 纳米材料。 • 在具体研究上，有机分子自组装一方面对 于揭示生命现象、扩展化学理论等具有重 要的理论意义;另一方面它在仿生材料合成、 凝聚态物理、结构化学、微电子学、生物 膜等方面有着广阔的应用前景。
研究内容
• 有机分子在不同基底上自组装时结构原理 及其不同 • 各种基底上有机分子自组装方法在仿生材 料合成领域中的嵌入应用 • 研究精化选择合适的自组装方式，选取合 适方法使有机物排列得更有序,使之作为模 板的效果更好,从而进一步控制无机材料的 显微结构,改良材料整体性质，使得材料拥 有较好的结构的同时具有优异的性能。
1.有机分子的自组装简介
• 定义：自组装 (self-assembly) 为系统之构 成元素(components；如分子)在不受人类 外力之介入下，自行聚集、组织成规则结 构的现象 ，例如分子的结晶即是一种自组 装现象。 • 有机分子的自组装则是指有机分子在热平 衡的条件下,通过化学键或弱相互作用自发 形成热力学稳定有序膜的方式。
无
Ag
X(CH2) nSH n = 1～24 (X= CH3 ,CH CH2 等非羟基)
Ag —SR; 与表面键角可变; 非对称层/Ag(111)
仿生合成 保护层 粘合层
离子键 保护层 粘合层 同上
Ag
X(CH2) nCO2H
Ag + ,O2CR
(X为烃基)
Cu
HS(CH2) nR
Cu —SR
以上是以金属为基底的各种常用的自组装体系，只是一些 简略的表述，仅表明概念
下面我来介绍一些研究较多的金属基底，其相关的 自组装分子，其自组装膜/基底之间的键型和 应用等方面的情况
基 自组装分子 底
膜/基底键 应用 型
Au X(CH2)nSH,[X(CH2 Au—SR； 仿生合成，修 )nSH]2; 与表面键角 饰电极表面， n=1~24 90度到120 生物活化表面 (X=CH3,CO2H,CH=CH2, 度(3*3)R30 度/Au(111) OH,NH2;
• 硫醇与金的表面起反应，形成一层高度有序的薄 膜(称为自组装单层，即SAM)，它复现了印章卜 的图案。由于硫醇试剂在与金膜表面接触后会略 微扩散，使得图案花纹的分辨率下降，但仍能产 生其特征小至50 nm的图案。实施印刷后，再对 所得的印刷件做后续加工：可以在金膜上通过自 组装单层的硫醇分子来链接某些有机分子，实现 自组装；特别是可以用湿法刻蚀把没有印上硫醇 试剂的那部分金膜刻蚀掉，只留下印有硫醇试剂 的那部分金膜，从而得到附有金膜图案的基片； 如果需要，还可以再以金膜图案为掩模实施干法 刻蚀：用腐蚀性气体把基片上失去金膜覆盖的那 部分表面刻蚀得更低凹，而被金膜覆盖的部分及 其上的金膜则不受腐蚀性气体的影响。如此便制 成了特定的纳米结构。
有机分子的自组装
总纲
• 引言 • 1.分子自组装简介 • 2.近年来有关分子（或多分子）自组 装的研究内容 • 3.概述在四类基底作用下的有机分子 自组装 • 4.有关有机分子组装的利用价值，前 景和国家的预期目标
引言：有机分子自组装的研究发展
• 在大多数科学领域，有机分子组装都是一个比较 新颖的课题； • 在最初的一个时期内，由于此方面的研究对环境、 实验模拟条件等的要求都很高，以及研究及应用 的前景的不甚明晰，一些机构组织对有机分子自 组装方面的研究并不重视。 • 踏入二十一世纪以来，随着纳米仿生及太阳能催 化制氢的的聚焦，人们逐渐发现了有机分子在自 组装的极大应用及研究价值。
• 3.超分子复合物体系组装及组装过程：基于 各种弱相互作用组装形态和性质各异的超 分子复合物，实现由超分子复合制备功能 超分子材料。 • 4.分子聚集体中的电子转移、能量传递和化 学转换：研究分子聚集体中的电子转移和 能量传递，为太阳能光催化制氢提供依据； 研究分子聚集体中的化学转化，为提高化 学反应的选择性提供新的途径。
微接触印刷法
• 微接触印刷法是由Whitesides等人于1993年提出 的。它的主要思想是使用具有纳米图案的弹性印 章将自组织单分子膜印到基片上。工艺过程如图1 所示。首先，把一个硅片用电子束刻印术或其他 技术制作成-个浅浮雕式的母板(其形状为一些相 等高度的“岛”分布在稍低的基面上)；然后，把 聚二甲基硅氧烷(PDMS)的一种化学前体——它呈 自由流动的液体状态——倒在浅浮雕式母板上， 化学前体将凝结成橡胶状的弹性固体，把此固体 揭下来就成了印刷时用的印章。如此得到的 PDMS印章，其上的凹“坑”图案与母板上的凸 “岛”图案具有惊人的吻合程度：印章能够复现 出母板上小于几纳米的特征。实施印刷时，先在 PDMS印章上的岛面上涂一种含有硫醇的试剂， 再使它与一张合适的“纸”接触，也就是垮嫒璃、 硅或聚合物基片上的一层薄金膜接触。
B.有机分子在基底上的自组装 ——目前研究的最多，技术也最为 成熟
• 导言：仿生材料合成是依据生物矿化的基 本原理,控制一定条件,使无机离子在有机物 通过自组装形成的模板的指导下结晶,形成 具有特殊结构和功能的新型材料。研究表 明,有机基质的种类、自组装方式等因素直 接影响着结晶的效果,合适的自组装方式能 够使有机物排列得更有序,作为模板的效果 更好,从而控制无机材料的显微结构,使材料 具有优异的性能。故而，研究有机分子在 基底上的自组装对此领域有着极为重要的 意义