溶劑驅動的兩親分子自組織及新型膠體晶體製備

《溶劑驅動的兩親分子自組織及新型膠體晶體製備》是依託福州大學，由趙劍曦擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：溶劑驅動的兩親分子自組織及新型膠體晶體製備
• 依託單位：福州大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙劍曦

項目摘要

溶劑效應是驅動兩親分子自組織的主要作用力。本項目擬設計合成具有超長烷烴鏈的極端兩親結構表面活性劑，讓其先溶解在一種良溶劑中，再緩慢添加可與第一種溶劑混溶但對表面活性劑不親和的不良溶劑來改變親和環境，以此驅動表面活性劑自組織成單分散且結構固化的球形、橢球形、短棒形等聚集體。研究兩親分子極端結構與溶劑驅動效應的關係以及與聚集體形貌的關聯，由此可望創造一種製備納米尺度有機微粒的新方法。將此結構固化的單分散聚集體作為新單元，構築二維單組分膠體晶體以及不同尺寸、不同形狀組合的二元膠體晶體，研究膠體晶體的形貌、結構及光學特性，這有望大大拓展膠體晶體的研究領域，豐富和發展納米材料製備新技術。利用聚集體單元可加溶生色分子的特性進一步改造膠體晶體的光學性質，結合原生膠體晶體光學特性，探索作為新型感測器或新型光學材料的套用。

結題摘要

第一次將溶劑置換法運用於表面活性劑領域，由此既能製備超長鍊表面活性劑的均相溶液，又能充分發揮基礎驅動力效應推動其自組織。由於表面活性劑分子親油和親水基化學本質的懸殊差別，適合的溶劑置換體系有限，我們選擇了乙醇/水體系進行考察，證實了水的加入可以引發乙醇中的超長鍊表面活性劑自組織。這種膠束化過程主要為焓驅動，隨著親和溶劑（水）增加，驅動機理逐漸轉變為熵驅動。由於乙醇溶脹了膠束核心，暴露了其中的烷烴尾鏈，這導致了膠束二次聚集以便降低體系能量。通過靈活運用溶劑置換方法，結合加鹽或其它添加劑等措施可以避免二次聚集，獲得分散的膠束。例如在C22TABr膠束溶液中加入C18TABr以填補乙醇溶脹造成的分子間隙，同時加水至85 wt%並加NaBr以壓縮分子排列，由此獲得了分散的球狀C22TABr/C18TABr膠束。又如向C18TABr膠束溶液中加入萘磺酸鈉（SNphs），加水至90 wt%獲得了良好單分散的棒狀膠束。將相對大量的苯乙烯增溶進膠束核心並原位聚合，同時藉助在富水環境下超長鏈的不良動力學效應，成功地固結了上述球狀C22TABr/C18TABr膠束和棒狀C18TABr膠束。