纳米自组装分析课件.ppt

1、纳米自组装2纲要纲要此模板的格式设置为 16:9 宽屏纵横比。利用配备有宽屏显示器的便携式计算机、电视和投影仪时，这是一个很好的选择。即使没有宽屏显示器，您也可以创建和呈现 16:9 幻灯片。PowerPoint 的幻灯片放映总是会调整您的幻灯片大小以使其适合任意屏幕。3什么是纳米自组装？什么是纳米自组装？自组装的概念自组装的概念所谓自组装是指分子及纳米颗粒等结构在平衡条件下，通过非共价键作用自发地缔结成热力学上稳定的，结构上确定的，性能上特殊的聚集体的过程。5原子与原子通过共价键连结起来形成分子，属于传统的分子化学，而不在自组装所界定的范畴之内。自组装归属于分子间非共价键弱作用的超分子化学，

2、有机分子及其他单元在一定条件下自发地通过非共价键缔结成为具有确定结构的点，线，单分子层，多层膜，块，囊泡，胶束，微管小棒等各种形态的功能体系的物理化学过程都是自组装。6自组装是自然界普遍存在的现象，DNA 的合成，RNA的转录，调控及蛋白质的合成与折叠这样的生物化学过程都是自组装所形成的产物DNA复制复制通过自组装得到纳米功能材料可以分为以下四个层次来考虑：初级结构是分子结构，通过有机化学的一些原理可以精确控制。第二层次的结构是超分子结构，这方面运用已经熟知的原理也有较充分的了解。分类分类吗吗 第三层次的结构描述超分子如何通过相 互作用而形成较高有序的聚合体或者结晶材料，这方面虽然没有设计和预

3、测材料结构有了很有意义的进展，但仍在发展之中。最后一个层次的结构是描述自组装材料如何自发地合并而成为器件或器件集合体，可能包括了通过自组装内连接而成为宏观物质。这个层次的结构发展很不够，特别是纳米材料方面的研究还相当缺乏。静态自组装静态自组装(种类种类)所谓静态自组装是指系统处于局部或者整体平衡而不消耗能量的自组装 。在静态自组装中，有序结构的形成可能需要能量，比如通过搅拌，但是一旦形成后，就稳定了。绝大多数的自组装属于此类静态形式动态自组装动态自组装动态自组装是指组分在通过相互作用组装而成为结构或花样是必定消耗能量的自组装。下图列出了动态自组装的一些例子。图中A是荧光标示细胞骨架和细胞核的一

4、个细胞的光学照片，红色的是直径约为24nm的微管；B是3.5英寸的Peter盘（即皮氏培养基皿，Peter是德国微生物学家）中形成的反应扩散波自组装特点自组装特点不管是何种自组装，都有一些共同的特点，或者可称为自组装原理。首先，自组装必须有组分。组分可以是一群分子或者是彼此相互作用的超快分子(同异)，自组装反映了每个组分中的信息码，比如形状、表面特性、电荷极性、磁矩和质量等称为设计的关键其次，自组装分子中必须有相互作用力组分必须能相互移动，产生质量迁移（溶液热运动促进接触）自组装的环境（液相、表面、模板）自组装的可逆性或可调性自组装制备各种纳米材料自组装制备各种纳米材料自组装可以制备各种纳米晶

5、，纳米丝和杆、单层和多层膜、纳米管、各种3D形状的纳米结构、超分子聚集体以及生物材料等。组分可以是金属、合金、氧化物、半导体、各种极性分子以及超分子。下面就一些主要的组分自组装成纳米材料加以讨论。表面活性剂和亲水性分子两性分子，像共聚物、蛋白质这样的表面活性剂，在很多自组装现象中有重要作用。这些两性分子的性质是由独特的分子内作用决定的：尾部基团的疏水作用、头部基团的亲水作用或静电作用。生活中如清洁剂、肥皂、泡沫剂等。表面活性剂也称作表面活性试剂，至少头部有一个 亲水基团，尾部有一个疏水性分子。在低浓度下，这些分子能够吸附在表面或界面上来大大降低表面能。它分阳极、阴极、两性、中性。1.1、单分子

6、层薄膜修饰的无机纳米粒子的自组装如，单分子层保护的纳米粒子在一定条件可以在基体上通过体系溶剂的挥发或者在水/空气界面通过Langmuir-Blodgett技术自组装形成高度有序的二维/三维超晶格最典型的代表是在金或银纳米粒子的表面用硫醇进行单分子层的修饰，通过硫醇分子间氢键来诱导自组装。最典型的代表是在金或银纳米粒子的表面用硫醇进行单分子层的修饰，通过硫醇分子间氢键来诱导自组装。例子：以四齿硫醚小分子化合物修饰的金纳米粒子自组装为球状聚集体Fig.Schematic illustrations for the TTE-mediated assembling of TOA-Aunm partic

7、les into a spherical assembly,and the Thiol-initiated disassembling process例子：基于-相互作用而自组装形成的磁性Fe3O4 纳米粒子Fig.2(a)TEM image of self-assembled microspheres prepared by dropping the as-prepared TTP-COOH-coated Fe3O4 solution(b)Structure model proposed for the self-assembly process of individual nanopart

8、icles to form microspheres（微球）through-interactions例子：二元纳米粒子自组装为超晶格结构TEM image of the characteristic projections of the binary superlattices,self-assembled from different nanoparticles,and modeled unit cells of the corresponding three-dimensional structures1.2、大分子修饰的无机纳米粒子的自组装在一个小的外场刺激下，高分子体系会产生相对大的响

9、应。因此设计和选择适当的有机高分子可以很好的导向无机纳米粒子，从而实现结构可控的自组装。美国Russell研究小组设计了一些列具有氢键识别功能的大分子，实现了纳米粒子在两种不相容液体界面的自组装。在流体的界面，纳米粒子会快速运动，并很快达到组装的平衡态。例子：在水/甲苯界面Fe3O4 纳米粒子自组装Fig.(a)Schematic illustration of processes of preparing colloidosomes based on self-assembly of Fe3O4 NPs(golden dots)at interfaces of toluene and wat

10、er,(b)confocal microscopy image of colloidosomes,water-in-toluene droplets stabilized with 8 nm Fe3O4 NPs1.3、没有化学修饰的无机纳米粒子的自组装 将没有任何修饰的纳米粒子进行自组装是非常困难的，因为粒子之间往往会产生团聚现象，在溶液中稳定分散这些纳米粒子非常困难。利用回流技术通过分散在溶液中的ZnO纳米粒子之间晶面的共享成功将其自组装为一维的纳米棒状结构。利用乙醇将柠檬酸稳定的金纳米粒子拉到分散在水中的庚烷微液滴的表面，成功自组装成为密堆积的单层膜。2、一维纳米材料的自组装一维纳米材料表

11、现出许多优异而独特的性质，比如超强的机械强度、更高的发光效率、增强的热电性能等。将一维纳米材料组装为具有特定几何形貌的聚集体，或将进行限域生长和实现其特定的取向会给一维纳米材料带来崭新的整体协同效应。但由于一维纳米材料的各向异性，对其进行直接组装时比较困难的。2、一维纳米材料的自组装一维纳米材料表现出许多优异而独特的性质，比如超强的机械强度、更高的发光效率、增强的热电性能等。将一维纳米材料组装为具有特定几何形貌的聚集体，或将进行限域生长和实现其特定的取向会给一维纳米材料带来崭新的整体协同效应。但由于一维纳米材料的各向异性，对其进行直接组装时比较困难的。例子：水滴铺展法自组装硅纳米线阵列Fig.

12、8 Self-assembly of silicon nanorod into micro-patterns via water spreading method,the resulted morphology depends on the position,i.e.,the distance from the center of water drop2.2、模板诱导一维纳米材料的自组装模板诱导自组装是得到理想结构一种十分有效的方法。例如，单壁碳纳米管在氧化硅凝胶表面进行的自组装。(a)Self-Assembling Processes,(b)SEM image taken after the

13、 first cycle adsorption of SWNTs using amine-functionalized silica spheres（胺功能化二氧化硅球）2.3、静电力诱导的一维纳米材料的自组装例子：静电作用力诱导的自组装氧化锌纳米棒为花状结构Self-assembly of ZnO nanorod into flowerlike structure via electrostatic interactions,as well the flowerlike ZnO nanotubes because of agingAfter exposure to physiological

14、 ionic conditions,such as cell media and human cerebrospinal fluid,Oligopeptides or amphiphilic peptides assemble into nanofibers and hence form a gelatinous network,with the hydrophilic head-groups forming a sheath and the hydrophlic backones forming a core with diameters ranging from several nanom

15、eters to tens of nanometers high density of bioactive peptide sequence and tissue.like water contence assemblilng peptide more closely mimic the hierachical structure of ECM than electrospun fibers do and hence hold great potential for future CNS tissue engineering.2.4、其他还有一类自组装技术，即在一维纳米材料生成的同时进行自组装

16、，最终得到稳定的、具有规则外形的聚集体。Thank you!图片也可以在宽屏下更生动地呈现。宽屏图片宽屏图片38创建 16:9 演示文稿重要提示重要提示:在开始时，请始终将幻灯片大小设置为您打算使用的纵横比。如果创建了许多幻灯片后再更改幻灯片大小，则您的图片和其他图形的大小也将更改。这可能会使它们的显示效果失真。若要设置宽屏演示文稿，请执行下列操作之一:开始使用该模板。只需删除示例幻灯片，然后添加自己的内容。也可以转到“设计设计”选项卡，打开“页面设置页面设置”对话框。单击“幻灯幻灯片大小片大小”下拉列表并选择“全屏全屏显示显示(16:9)”(注意:我们还支持 16:10 的纵横比，这是常见的宽屏便携式计算机分辨率。)39幻灯片放映提示若要实现真正的宽屏呈现，您需要一台计算机和能够输出宽屏分辨率的投影仪或平板显示器。常见的计算机宽屏分辨率有 1280 x 800 和 1440 x 900。(这些是 16:10 纵横比，但与 16:9 投影仪和显示屏一起使用时将可以正常显示。)标准高清晰度电视分辨率为 1280 x 720 和 1920 x 1080。使用下一张幻灯片上的测试图案验证您的幻灯片放映设置。40宽屏测试图案(16:9)纵横比测试纵横比测试(应出现圆形)16x94x3