Bola型两亲性分子的自组织：稳定的超分子纳米结构

论文摘要

本论文旨在:一方面探索bola型两亲性分子结构与自组织行为之间的关系;另一方面通过在bola型两亲性分子中引入强的超分子相互作用而提高聚集体的稳定性。为了探索分子结构与自组织行为的关系,设计合成了一系列含有介晶基团的bola型两亲性分子。通过研究这些分子的自组织行为,总结出一些半经验性的规律:1.含有10或11个亚甲基烷基链的分子形成的表面胶束结构在去湿过程中可以保持稳定;2.亲水头基和对离子类型对自组织形貌影响很大;3.就联苯、偶氮苯和苯撑乙烯而言,若酯羰基与之不共轭,则对自组织形貌的几乎没有影响;否则,影响很大。为了增加聚集体的稳定性,设计合成了一类新型的bola型两亲性分子,使其中间和两端分别含有DPP染料基团和羧酸头基,目标分子简称为DPP-11A。研究表明,DPP-11A在溶液中自组织可以形成实心的纤维状的结构。紫外和红外光谱证实分子间存在很强的π-π叠加及氢键相互作用。另外,借助聚集体形成前后紫外吸收峰的变化监控了自组织的发生过程。利用原子力显微镜热台考察这些超分子纳米纤维的热稳定性,结果显示这些纤维状结构至少可以忍受130 oC的高温,显示出非常高的热稳定性。我们期望这类研究可以提供一种利用自组织制备软物质材料的新思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 本章引论
• 1.2 两亲性分子的界面自组织——表面胶束
• 1.2.1 堆积因子
• 1.2.2 堆积因子对Gemini 型两亲性分子自组织形貌的预测
• 1.2.3 堆积因子对bola 型两亲性分子自组织形貌的预测
• 1.3 bola 型两亲性分子
• 1.3.1 离子通道
• 1.3.2 电位可控囊泡
• 1.3.3 pH 可控自组织结构
• 1.3.4 光控聚集状态转变
• 1.3.5 分级超分子自组织
• 1.4 稳定化途径
• 1.4.1 聚合物作骨架稳定囊泡双层膜
• 1.4.2 交联
• 1.4.3 增强超分子相互作用
• 1.5 本论文的研究目的和总体思路
• 第2章 含有介晶基团的bola 型两亲性分子的自组织
• 2.1 本章引论
• 2.2 实验仪器与目标分子的合成
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 药品和试剂
• 2.2.3 硅片处理
• 2.2.4 BP-n 系列分子的合成
• 2.2.5 BP-10-TMA 和BP-10-tosyl 的合成
• 2.2.6 Stilbene-10 的合成
• 2.2.7 azo-n 的合成
• 2.2.8 BP-r-11 的合成
• 2.3 临界胶束浓度的测定与比较
• 2.4 烷基链长度对bola 型两亲性分子界面自组织的影响
• 2.4.1 原位界面吸附结构
• 2.4.2 离位界面吸附结构——表面胶束的稳定性
• 2.5 亲水头基和对离子对bola 型两亲性分子界面自组织的影响
• 2.6 介晶基团类型和酯键连接基方向对bola 型两亲性分子界面自组织的影响
• 2.6.1 介晶基团类型对bola 型两亲性分子界面自组织的影响
• 2.6.2 酯键连接基的方向对bola 型两亲性分子界面自组织的影响
• 2.7 本章小结
• 第3章 bola 型两亲性分子在氢键和π-π叠加作用协同下的自组织：超分子纳米纤维
• 3.1 本章引论
• 3.2 目标分子的合成与表征
• 3.2.1 药品和试剂
• 3.2.2 2,5-二（11-十一羧基）-3,6-二（2-噻吩）-1,4-二酮吡咯并吡咯（DPP-11A）的合成
• 3.3 超分子纳米纤维
• 3.3.1 形貌表征
• 3.3.2 纳米纤维是DPP-11A 在水溶液中自组织所形成
• 3.4 聚集体中分子间的π-π叠加作用和氢键
• 3.4.1 π-π叠加作用
• 3.4.2 氢键
• 3.5 溶液中的动力学过程
• 3.5.1 自组织过程的监控
• 3.5.2 浓度效应
• 3.6 热稳定性
• 3.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果