自組裝單層膜的應(yīng)用進(jìn)展

1、自組裝單層膜的應(yīng)用進(jìn)展XXXX 應(yīng)用化學(xué)主要內(nèi)容一、自組裝單層膜簡介自組裝單層膜的定義自組裝單層膜的特點(diǎn)二、自組裝單層膜的應(yīng)用進(jìn)展自組裝膜在電分析化學(xué)的應(yīng)用自組裝膜在金屬腐蝕與防護(hù)中的應(yīng)用自組裝膜在美感修飾效能的應(yīng)用一、自組裝單層膜簡介自組裝單層膜的定義 分子自組裝是在平衡的條件下,通過共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵相互作用,自發(fā)地締合形成穩(wěn)定的、結(jié)構(gòu)完美的二維或三維超分子的過程。 自組裝單層膜（ Self-assembled monolayers，簡寫為 SAMs）是表面活性物質(zhì)在基片上形成一層排列致密有序的自組裝膜，是近20 年來發(fā)展起來的一種新型有機(jī)超薄膜。 將合適的基底浸入到待組裝分子的溶液或氣氛中

2、后,分子自發(fā)地通過化學(xué)鍵牢固地吸附在固體表面而形成一種有序分子組合體,其中的分子排列有序,缺陷少,呈“結(jié)晶態(tài)”。自組裝單層膜的特點(diǎn)(1) 原位自發(fā)形成；(2) 熱力學(xué)穩(wěn)定；(3) 覆蓋度高，缺陷少； (4) 分子有序排列;(5) 可人為設(shè)計(jì)分子結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)來獲得預(yù)期的界面物理和化學(xué)性質(zhì);(6) 簡單易得。 由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，其應(yīng)用受到科研工作者的密切關(guān)注。二、自組裝單層膜的應(yīng)用進(jìn)展 自組裝膜在電分析化學(xué)的應(yīng)用 化合物電化學(xué)性質(zhì)研究 生物傳感器 離子選擇性電極 電子轉(zhuǎn)移化合物電化學(xué)性質(zhì)研究1 利用自組裝膜的活性基團(tuán)，將具有氧化還原中心的化合物引入自組裝膜分子中，在電極表面形成特定的修飾層

3、來研究這些化合物的電化學(xué)性質(zhì)。常常研究的化合物有二茂鐵、偶氮苯、醌、染料及它們的衍生物等。2 將具有氧化還原中心的化合物共價(jià)鍵合在自組裝膜上，研究該氧化還原中心對(duì)其他電活性物質(zhì)的電催化作用。醌、染料及其衍生物對(duì)生物分子( 如蛋白質(zhì)及其他小分子) 的電催化研究最為廣泛。生物傳感器 利用自組裝膜技術(shù)將酶或具有活性的細(xì)胞組織固定在自組裝膜電極上，可制成對(duì)生物物質(zhì)有選擇性響應(yīng)的傳感器，對(duì)特定物質(zhì)選擇性地產(chǎn)生電催化反應(yīng)，并對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行檢測。根據(jù)識(shí)別機(jī)理，SAM 生物傳感器可分為電化學(xué)傳感器，光學(xué)傳感器，熱傳感器和質(zhì)量傳感器。石英晶體微天平(QCM) 是一種質(zhì)量傳感器，它根據(jù)共振頻率變化引起的原位質(zhì)量變化進(jìn)

4、行分析檢測。這種質(zhì)量敏感技術(shù)在研究單分子層信息，酶的固定、小分子有機(jī)物以及大的生物分子選擇性響應(yīng)等方面具有獨(dú)到之處。 離子選擇性電極 引入特定基團(tuán)或化合物的自組裝膜修飾電極對(duì)金屬離子有選擇性的響應(yīng)，可制成離子選擇性電極。具有超分子結(jié)構(gòu)的冠醚，杯芳烴及杯芳醚對(duì)金屬離子及有機(jī)分子有很高的識(shí)別能力，將這些物質(zhì)鍵合在自組裝膜電極上，可對(duì)金屬離子及有機(jī)分子進(jìn)行選擇性測定。電子轉(zhuǎn)移 1 一方面通過SAMs 分子表面基團(tuán)的設(shè)計(jì)，從而影響異相電子轉(zhuǎn)移的速率，進(jìn)而更進(jìn)一步研究電子轉(zhuǎn)移的機(jī)制。2 另外一方面是通過改變pH ，調(diào)節(jié)SAMs表面基團(tuán)的狀態(tài)，進(jìn)一步研究影響異相電子轉(zhuǎn)移的過程。自組裝膜在金屬腐蝕與防護(hù)中的

5、應(yīng)用 金屬在各種環(huán)境下均會(huì)遭受腐蝕，輕者給人們的生產(chǎn)和生活帶來諸多不便，重者造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失，甚至危及人身安全。因此研究金屬腐蝕機(jī)理，采取有效的防腐蝕措施具有十分重要的意義。自組裝技術(shù)在金屬腐蝕與防護(hù)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面： (1) 解釋緩蝕機(jī)理需要了解緩蝕劑在金屬表面的微觀吸附狀態(tài)，如分子的取向和排列方式等，但運(yùn)用常規(guī)的涂層方法直接獲取分子取向和排列特征非常困難，可以借助SAMs 模型來解釋緩蝕劑作用機(jī)理。 (2) 可以通過一些現(xiàn)代分析測試儀器對(duì)SAMs進(jìn)行表征，如XPS（ X射線光電子能譜分析）、FTIR(傅里葉變換紅外光譜儀)、STM(掃描隧道顯微鏡）、SEM（掃描電子顯微鏡）及EIS（電化學(xué)阻抗譜）等。(3) 能有效提高緩蝕劑的緩蝕效率。緩蝕劑分子在基底金屬上自發(fā)形成單分子層，分子層排列致密，結(jié)構(gòu)有序，可以阻止介質(zhì)中的水分子、氧原子向金屬表面的遷移和傳輸，即能很好地抑制基底金屬的氧化還原過程，保護(hù)基底金屬免遭腐蝕。例如，希夫堿是一類含有亞胺或苯甲亞胺基團(tuán)的化合物，其分子中所含的氮原子和氧原子具有未成對(duì)電子，而且兩個(gè)苯環(huán)和碳氮雙鍵形成大鍵，可通過化學(xué)鍵作用吸附在銅的表面上形成自組裝單分子膜，而烷基硫醇由于具有兩親性也被廣泛應(yīng)用于自組裝膜的研究。自組裝膜在美感修飾效能的應(yīng)用 基于自組裝單分子膜的自身特性，像韌度高、膜層稀薄且致密有序等特點(diǎn)，非常適合作精美奢侈飾