分子间卤/氢键作用诱导二维自组装结构多样性及机理

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fightwang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
分子自组装单层膜在控制润湿与粘附,生物相容性,耐化学性,分子识别传感器,纳米制造等方面具有广阔的应用前景。在固/液界面构筑二维有序分子自组装结构并研究其内部存在的各种弱相互作用及机理,是表/界面领域研究的热点。因此合理设计具有独特结构的构筑基元,研究它们的“独特特征”对分子间相互作用(主要为卤/氢键)及最终自组装结构的影响,在纳米科学技术领域具有极其重要的意义。本文设计合成了三种系列的有机小分子,采用扫描隧道显微镜(STM)研究分子在高定向热解石墨(HOPG)表面的自组装,分析其纳米结构形成与调控机制。本论文的主要研究工作和创新性结果如下:(1)通过STM研究了碘取代的噻吩并菲衍生物5,10-DITD分子在1-辛酸/石墨界面的自组装,发现其自组装存在浓度效应,获得了卤键驱动的三种二维手性纳米结构。高浓度时,“之”字形条垄中分子间连续的C=O???I???S卤键使分子自组装呈蜂窝状手性结构。中等浓度时,分子与溶剂间的C=O···I···H卤键及分子间C=O???I???S和I???O=C卤键导致风筝状手性结构的形成。低浓度时,分子间C=O???I???S键和分子与溶剂共吸附产生的C=O···I···H键决定了环状手性结构的形成。实验结果表明分子间卤键、分子-溶剂间C=O···I···H键及共吸附的溶剂分子(1-辛酸)数目共同作用决定自组装手性结构的形成和转变。该工作突出了不同种类的卤键在调控超分子结构及构筑不同手性结构方面的重要作用。(2)通过STM研究了苯和萘的溴代衍生物(Br-BC16和Br-NC16)在液/固界面的超分子自组装。两种分子通过分子间H???Br和Br???Br键排列形成不同的线型结构。由于沿C–Br键共轭核的不同几何对称性,Br-BC16的侧链和共轭核以相同的方向排列;Br-NC16的侧链则沿着不同的石墨晶格方向伸展,并且每个Br-NC16二聚体中两个共轭核取向相反。静电势图和密度泛函理论计算表明,每个二聚体中带正电的氢原子与带负电的溴原子之间的分子间H???Br键主导了组装结构的形成。此外,每一个Br-BC16二聚体中的Br???Br键和相邻Br-NC16二聚体的Br???Br键分别稳固了两种组装结构的形成。该研究结果为理解溴代分子是通过氢键还是卤键形成自组装结构提供了依据。(3)通过STM研究了位置异构体p-DBPy和d-DBPy在不同溶剂(辛苯和辛酸)/石墨界面的二维自组装。两种分子均含有与有机光电领域相关的二酮吡咯并吡咯(DPP)单元,唯一不同的区别是位于吡啶基上N原子的位置。分子自组装均呈现浓度和溶剂效应。两种分子展示出完全不同的分子构象和排列结构,证明了吡啶基上N原子的位置变化会导致不同的分子间相互作用。当吡啶基上N原子的位置接近中心共轭核时,分子弯曲改变构形成香蕉状。对于d-DBPy分子,其N原子远离中心共轭核,在单分子层中分子构象保持一种线型结构。分子化学结构的细微差异显著影响了薄膜的组装形貌。这种基于DPP单元的半导体在表面上系统性的自组装研究工作可以为光伏材料的合理设计和薄膜形态的控制提供指导。
其他文献
现代化程度加深的重要标志就是交通运输业水平的提升,而在我国的交通运输中,铁路运输占有重要的地位,建设出更多高质量的铁路工程显得非常重要。铁路工程的建设中,难免会遇见
儿童文学作品《青铜葵花》是曹文轩纯美小说系列的代表作之一,整部作品语言优美朴实,情感真挚,意境唯美,充满童趣,符合儿童审美要求,适合儿童阅读。该作品由英国汉学家汪海岚(Helen Wang)翻译成英文,并于2015年在英国出版,该译本荣获2017年英国“麦石儿童文学翻译作品奖”。目前对《青铜葵花》英译的研究主要从对话理论、规范理论、传播学、伦理学、译介学和生态翻译学等理论视角展开。虽然涉及视角较多
私有云存储是在云计算(Cloud Computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是一种新兴的网络存储技术。使用者可以在任何时间、任何地方,通过任何可连网的装置连接到云上
景观设计学的源头来自于我们祖先积累和传承下来的生存的艺术。面对当前的城市问题,我们需要重拾景观设计作为“生存的艺术”的本源。本文以福建武夷山市为例,探讨了在“反规
2019年12月8日,由上海国家会计学院等多家单位共同主办的第二届智能财务高峰论坛在上海国家会计学院召开,大会的主题为“智慧洞见未来、技术引领创新”。上海国家会计学院党
艺术设计热刚刚兴起的几年,中国的艺术教育尝试着各种方向上的形式革新,发展到最终都是以否定中国设计艺术中原有的造型基础为代价的,致使院校中的传统纹样教学混乱不堪,中国
地基附加应力是地基沉降及其稳定性分析的重要依据,目前普遍采用经典连续固体力学理论进行分析。可是,由于地基土体并非连续固体介质,而是由土颗粒组成的散体孔隙介质,其应力
面对中原大地上不断涌现的“河南好人”,我们在自豪和感动的同时,也应该思考其背后的文化根源和社会机制,以更好地完善机制、优化环境,引导人们赞好人、学好人、做好人,营造见贤思
报纸
作为今年年会的亮点工程之一,博鳌亚洲论坛新闻中心迎来了来自全球的新闻媒体记者。会议期间,最新、最全的资讯信息从这里以最快的速度发向世界各地。
通过自行设计的离子空间传输试验装置,分析研究了硫酸盐和氯盐的空间传输性能,并通过测试硫酸盐和氯盐共存时产物的组成和形貌,分析硫酸根离子对氯离子固化行为的影响。结果