自组装及其最新研究

自组装及其最新研究Self-assembly讲解：黄翔组员：陈慧于宇茅茜茜潘琳钰张盟唐忠敏高军张泽权余亚东时间：2015.1.5主要内容自组装概述14动态自组装23自组装应用和前景自组装是指由基本结构单元组成的无序系统在一定条件下自发形成有序的具有一定规则几何外观结构的一种技术。自组装概述自组装的定义1.无序到有序2.自发过程3.各种材料各种尺度的组装特点自组装的条件：（1）导向作用（2）分子识别氢键作用静电作用自组装驱动力配位作用尺寸形状ππ作用毛细管力电磁场力亲水疏水作用自组装概述自组装分类定向自组装分子自组装静态自组装动态自组装外形识别，模板定向和定位分子识别，自发形成平衡条件，不需能量结构不随时间变化。非平衡条件，消耗能量结构随时间动态变化。有无模板是否消耗能量自组装概述Langmuir和Blodgett共同提出，起初制膜材料多为简单的二嗜性分子自组装概述自组装的发展通过化学修饰实现功能性纳米粒子的可控分级有序自组装发轫于Pedersen对冠醚的基础性研究，称为“分子以外的化学”Poglazov等发表了几篇关于噬菌体头部、尾部和外壳自组装的论文Decher等首次利用线型阴阳离子聚电解质通过静电自组装方法成功制备了多层复合平板膜DNA编织纳米结构蛋白纳米线病毒衣壳蛋白自组装运载体等1930sL-B膜1960s生物结构自组装1980s大分子自组装1990s层层自组装21st纳米自组装21st生物超分子自组装最诱人的方面：动态自组装基本原理：最大熵原理，最小自由能原理研究系统：非平衡态的开放耗散系统优点：可变性，自修复，自复制调控手段：光波，磁场，电场，热，离心力，声波，对流等。溶剂诱导调控结构，热调控顺反异构及手性变化，光激发调控产生光异构化，电位控制产生表面电化学反应改变亲水疏水性等。动态自组装γ-Fe2O3–SiO2的组装动态自组装椭球形颗粒的制备Fe(ClO4)3·6H2O500ml水超声溶解100℃静置24h降至室温NaH2PO4PVPK90纺锤形α-Fe2O3α-Fe2O3TMAH乙醇和水每2h加入TEOS360℃H2还原3h240℃空气氧化2h椭球形γ-Fe2O3–SiO2颗粒的形貌表征动态自组装纺锤形α-Fe2O3轴比3~9SEMimages(scalebars:1mm)ofA)barehematitespindlesandofa-Fe2O3/SiO2core–shellellipsoidswithaspectratioofB)1.5andC)1.3.椭球形γ-Fe2O3–SiO2轴比1.5椭球形γ-Fe2O3–SiO2轴比1.3γ-Fe2O3–SiO2的组装动态自组装椭球颗粒的对流自组装将椭球形γ-Fe2O3–SiO2分散在乙醇中超声3-4h，在插入一个经预处理的玻璃基板。颗粒通过毛细管作用力利用对流自组装方法形成三维结构。γ-Fe2O3–SiO2的组装F：磁力g：重力f：毛细管力动态自组装磁场调控取向组装如何使椭球形颗粒实现定向取向？磁场磁场强度为3600Oe的RuFeB磁铁置于烧杯上方，可以通过调节磁铁与溶液的距离来控制磁场强度，将装置在65℃下进行24h。L=MHsinθ（θ为主轴与磁场的夹角）当θ=0°时，磁矩消失，颗粒的主轴方向与磁场方向平行，实现定向取向。θHMγ-Fe2O3–SiO2的组装动态自组装Figure6BandCaretheouterandinner(111)planesoftricliniclattice.Figure6DandEarethe(110)and(112)planes组装结构的形貌表征γ-Fe2O3–SiO2的组装自组装应用生物医药光电器件膜材料其他药物缓释生物传感器超级电容器有机光电功能材料光驱动无机纳米晶纳米有序薄膜DNA纳米粒子自组装胶体自愈合智能凝胶材料电化学能源转换和储能器件液晶材料自组装自组装前景展望功能化实用化动态自组装参考文献[1]Ding,T.,etal.(2009).Fabricationof3DPhotonicCrystalsofEllipsoids:ConvectiveSelf-AssemblyinMagneticField.AdvancedMaterials21(19):1936-1940.[2]Mittal,M.andE.M.Furst(2009).ElectricField-DirectedConvectiveAssemblyofEllipsoidalColloidalParticlestoCreateOpticallyandMechanicallyAnisotropicThinFilms.AdvancedFunctionalMaterials19(20):3271-3278.[3]Chen,X.,etal.(2013).Self-assemblyofZnOnanoparticlesintohollowmicrospheresviaafacilesolvothermalrouteandtheirapplicationasgassensor.CrystEngComm15(36):7243.[4]Schenkel,J.H.,etal.(2014).Self-assemblyofsofthybridmaterialsdirectedbylightandamagneticfield.AdvMater26(7):1076-1080.[5]Tasoglu,S.,etal.(2014).Guidedandmagneticself-assemblyoftunablemagnetoceptivegels.NatCommun5:4702.[6]MarcinFialkowski,etal.(2006).PrinciplesandImplementationsofDissipative(Dynamic)Self-Assembly.J.PhysChem110(6):2482-2496.ThankYou