非共價型雙親分子的構建及自組裝行為的研究

《非共價型雙親分子的構建及自組裝行為的研究》是依託山東大學，由陳曉擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非共價型雙親分子的構建及自組裝行為的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳曉
• 依託單位：山東大學

中文摘要

利用分子識別、包結、氫鍵、靜電、疏溶劑、配位和納米粒子間相互作用等非成鍵力及其協同效應，設計與構建一系列非共價連線不同極性單元的雙親分子，在不同溶劑和界面上研究其形成各種有序聚集結構的自組裝行為。用實驗和理論模擬方法，系統考察分子單元、體系組成和外界因素對有序聚集結構及表觀協同性能的調控作用，探求能夠可逆誘導有序相結構轉變的方法與途徑，找出有效構建非共價型雙親分子的機制，嘗試其在製備新型微納米結構功能材料的套用。本研究對加深化學、生命科學、材料科學等領域基本問題和有關規律的了解，有重要的理論和實際意義。

結題摘要

作為膠體與界面化學中一個重要的研究領域，溶液中雙親分子有序聚集體的超分子組裝、功能化與可逆調控，是軟物質與新型功能納米結構材料設計、構建的重要途徑，在化學、生命科學和材料物理化學等方面有重要的理論和實際意義。本研究依據非共價雙親分子的概念，藉助離子自組裝、環糊精包結、氫鍵、-堆積和疏溶劑等超分子相互作用，選取面型脫氧膽酸鈉、夾心型二茂鐵衍生物、籠型金剛烷銨、剛柔型甾醇分子和不對稱鏈型Gemini季銨鹽等結構基元，選擇水及室溫離子液體等溶劑，嘗試了各種非共價作用組合形成雙親分子及其聚集體結構的構建與調控。分別利用小角X射線散射、偏光顯微鏡、掃描與透射電鏡、紅外光譜、核磁共振、原子力顯微鏡以及理論模擬等技術，研究了各種外界因素對聚集體形成和結構的影響。研究發現，離子自組裝是構建非共價雙親分子的一種有效方式，通過在帶相反電荷原料分子中引入具有不同性質的化學基團，可構建具有各種不同結構和性質的超分子聚集體。環糊精的主客體包結作用，會改變分子的親疏水性、臨界堆積參數和頭基間相互作用，是超分子聚集體構建過程中的重要調控手段。而在組裝基元中引入具有氧化還原特性的基團，則為聚集體結構的可逆調控增添了一種簡便可行的方法。水或質子化離子液體作溶劑，則為氫鍵誘導和環糊精包結類非共價雙親分子和包含氮雜環頭基類雙親分子的聚集提供了媒介，並為熱穩定性高的有序分子聚集體構建開闢了新的途徑。本研究所得結果，對超分子聚集體與功能性納米結構材料的設計具有較大的參考價值。上述研究結果已在Langmuir, J. Phys. Chem. B, J. Colloid Interface Sci.等國際學術刊物發表SCI收錄論文13篇，其中影響因子大於3.0 的論文7篇。