《溶液中納米尺度疏水相互作用的X射線散射研究》是依託中國科學技術大學，由黃寧東擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：溶液中納米尺度疏水相互作用的X射線散射研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃寧東
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
疏水相互作用是理解分子及納米量級微觀結構和自組織過程的關鍵之一。近年來理論及模擬研究表明疏水相互作用在納米尺度表現出對疏水介質尺寸的依賴，但缺乏直接的實驗支持。與其它技術相比X射線中角散射能有效探測到納米量級的關聯與相互作用。本項目擬採用這一手段研究直徑約為1納米的(CnH2n+1)4N+(n=1-5)四烷基季銨(R4N+)陽離子在溶液中的疏水相互作用。通過測量水溶液中陽離子和溫度對X射線中角散射的影響，結合超網鏈方法定量分析來系統研究R4N+陽離子之間疏水相互作用的性質及其與離子尺寸的關係。通過比較水溶液與有機溶劑中R4N+離子之間的關聯來探討疏水相互作用對離子間相互吸引的貢獻。進一步探討溶液中鹼鹵化合物的存在對離子間疏水相互作用的影響，達到模擬現實或人為控制疏水相互作用的目的。本研究有望深入透徹理解溶液中納米尺度疏水相互作用行為，並有助於對諸如有機分子聚集過程和蛋白質摺疊等現象的理解。
結題摘要
疏水相互作用是理解分子及納米量級微觀結構和自組織過程的關鍵之一。近年來理論及模擬研究表明疏水相互作用在納米尺度表現出對疏水介質尺寸的依賴，但缺乏直接的實驗支持。與其它技術相比X射線中角散射能有效探測到納米量級的關聯與相互作用。本項目採用這一手段研究直徑約為1納米的(CnH2n+1)4N+(n=1-5)四烷基季銨(R4N+)陽離子（兩親離子）在溶液中的疏水相互作用。設計並加工了氦氣氛圍室和樣品池，可以有效的降低空氣背地散射，突出溶液在中角範圍的散射信號。通過測量水溶液中陽離子和陰離子（Br-、Cl-）對X射線中角散射的影響，系統研究了R4N+陽離子之間疏水相互作用的性質及其與離子尺寸的關係；發現陰離子的大小也會對陽離子之間的疏水相互作用產生不可忽視的影響。通過比較水溶液與有機溶液的中角散射，發現了R4N+離子之間的關聯在不同的溶劑中有不同的表現，取決於疏水相互作用是否對離子間相互吸引做出貢獻。在無機鹽及親水有機鹽的水溶液中也觀察到了微弱的散射信號，來源自帶相反電荷的陰陽離子的結合。本研究表明中角散射是研究溶液中納米尺度離子關聯的有效工具，在水溶液及有機溶液中離子間存在各種不同來源的關聯，驅動力包括但不限於疏水相互作用導致的陽離子間的吸引。進一步證明了溶液中納米尺度疏水相互作用行為受到其他離子的影響，發生臨界疏水效應的陽離子尺寸會隨著陰離子性質的改變而偏移。
