自组装及其最新研究

1、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主要内容主要内容自组装概述自组装概述14动态自组装动态自组装23自组装应用和前景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特点点自组装的条件：（1）导向作用（2）分子识别 氢键作用静电作用自组装自组装驱动力驱动力配位作用尺寸形状作用毛细管力电磁场力亲水疏水作用自组装概述自组装

2、概述自自组组装装分分类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D

3、NA 编织纳米结构蛋白纳米线病毒衣壳蛋白自组装运载体等1930s L-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。动态自组装动态自组装-Fe2O3 SiO2的组装动态自组装动态自组装椭球形颗粒的制备椭球形颗粒的制备

4、Fe(ClO4)36H2O500ml水超声溶解100静置24h降至室温NaH2PO4PVP K90纺锤形-Fe2O3-Fe2O3TMAH乙醇和水每2h加入TEOS 360 H2还原3h240空气氧化2h椭球形-Fe2O3 SiO2颗粒的形貌表征颗粒的形貌表征动态自组装动态自组装纺锤形-Fe2O3轴比39SEM images (scale bars: 1mm) of A) bare hematite spindles and of a-Fe2O3/SiO2 coreshell ellipsoids with aspect ratio of B) 1.5 and C) 1.3.椭球形-Fe2O3S

5、iO2轴比1.5椭球形-Fe2O3SiO2轴比1.3-Fe2O3 SiO2的组装动态自组装动态自组装椭球颗粒的对流自组装椭球颗粒的对流自组装将椭球形-Fe2O3SiO2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。-Fe2O3 SiO2的组装F：磁力g：重力f：毛细管力动态自组装动态自组装磁场调控取向组装磁场调控取向组装如何使椭球形颗粒实现定向取向？磁场磁场磁场强度为3600 Oe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 =MH sin（为主轴与磁场的夹角）为主轴与磁场的

6、夹角）当=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。HM-Fe2O3 SiO2的组装动态自组装动态自组装Figure 6 B and C are the outer and inner (111) planes of triclinic lattice. Figure 6 D and E are the (110) and (112) planes组装结构的形貌表征组装结构的形貌表征-Fe2O3 SiO2的组装自组装自组装应用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

7、源转换和储能器件液晶材料自组装自组装自组装前景展望前景展望功能化实用化动态自组装动态自组装参考文献1 Ding, T., et al. (2009). Fabrication of 3D Photonic Crystals of Ellipsoids: Convective Self-Assembly in Magnetic Field. Advanced Materials 21(19): 1936-1940.2 Mittal, M. and E. M. Furst (2009). Electric Field-Directed Convective Assembly of Ellipsoi

8、dal Colloidal Particles to Create Optically and Mechanically Anisotropic Thin Films. Advanced Functional Materials 19(20): 3271-3278.3 Chen, X., et al. (2013). Self-assembly of ZnO nanoparticles into hollow microspheres via a facile solvothermal route and their application as gas sensor. CrystEngCom

9、m 15(36): 7243.4 Schenkel, J. H., et al. (2014). Self-assembly of soft hybrid materials directed by light and a magnetic field. Adv Mater 26(7): 1076-1080.5 Tasoglu, S., et al. (2014). Guided and magnetic self-assembly of tunable magnetoceptive gels. Nat Commun 5: 4702.6 Marcin Fialkowski, et al.(2006). Principles and Implementations of Dissipative (Dynamic) Self-Assembly. J. Phys Chem 110(6): 2482-2496.Thank You 人有了知识，就会具备各种分析能力，