论文部分内容阅读
本论文研究了气/液界面金属离子诱导的几种分子纳米结构的形成及其性质。首先研究了铜离子诱导的无长链分子四羧基花(PTCA)在气液界面上的组装行为。通过与铜离子的原位配合，PTCA在铜离子亚相上组装形成了颗粒状的纳米结构。XRD的实验结果表明，PTCA在Cu(Ⅱ)亚相上形成的超薄膜具有很好的层间有序性。这证实了一些没有长链的小分子化合物可以通过原位配合形成一定的分子纳米结构从而在气液界面上形成了稳定的超薄膜。
作为通过界面配位组装而构筑分子纳米结构的研究的继续，我们又选择了一种被广泛使用的分析试剂二苯硫腙(Dithizone)，利用与亚相中不同的金属离子原位配合，而形成了不同的形貌的分子纳米结构。我们以硝酸铜，硝酸汞和硝酸镉为例。对于铜离子，可以观察到网状的结构，这些网状结构是由球状的纳米颗粒聚集而成的；对于汞离子，表现为紧密堆积的球状纳米颗粒；对于镉离子，观察到了棒状的纳米结构。在我们以前的对于非典型两亲分子的成膜研究工作中，并没有得到相类似的结果，而且仅仅通过改变亚相中的金属离子就可以方便的得到不同的纳米结构。
在二苯硫腙(Dithizone)界面原位络合构筑不同纳米结构的研究基础上，引入一种带长链的组氨酸衍生物(L-hisC18)在界面上原位“操纵”所形成的这些金属配合物，使原来短棒状的纳米结构变为长的纳米纤维结构，从而达到了构筑了一维分子纳米结构的目的。通过紫外可见光谱及圆二色谱(CD)的测量，证明在气液界面上L-hisC18与DTZ-Cd的复合物相互作用，使DTZ-Cd的复合物发生聚集进而形成Langmuir膜。AFM的研究证明，这个纳米纤维随着表面压和L-hisC18/DTZ的摩尔比率的增加而表现为尺寸上的改变。我们推测这一过程的机理，发现L-HisCi8压力诱导下的一维手性周期性排列及二苯硫腙-镉配合物的一维自聚集趋势是一维纳米结构的形成的两个决定性因素。这为今后在气液界面上一维纳米结构的组装提供了有益的尝试。
利用同样的思路，可以实现Gemini表面活性剂在氯金酸亚相上所形成的胶束状聚集体的形貌的调控。通过在Gemini表面活性剂12-6-12的铺展液中加入了一种带有手性中心的两亲分子(C18-Glu)，在氯金酸亚相上成功的组装了线状纳米结构，并推断这种线状纳米结构可能是由于C18-Glu的加入，而使由氯金酸根诱导所形成12-6-12的胶束状微畴变形所致。通过光诱导纳米金颗粒的形成，发现这种界面复合膜不是一个很好的生长金纳米线的模板。并且它对金纳米颗粒的尺寸的控制也有限。其原因大概是因为所形成的线状模板并不能有效的控制氯金酸根在其中“流动”所致，并且线状模板所包裹的氯金酸根的量可能不够。这两个方面还有待今后的工作中加以进一步的深入探讨解决。