几种手性聚集诱导发光分子的光学性质及手性自组装研究

发布时间：2017-10-17 17:40

  本文关键词：几种手性聚集诱导发光分子的光学性质及手性自组装研究

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【摘要】：自从聚集诱导发光(Aggregation-induced Emission,AIE)现象被发现后,研究者们对此进行了深入的研究,使其在诸多方面都具有潜在的应用。本论文中我们分别选用了带有手性取代基的手性AIE分子和本身不带手性原子而由分子几何形状诱导而产生空间手性的AIE分子,以圆二色谱(CD)、荧光光谱、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和荧光显微镜为主要表征手段系统的研究了这些分子的光学性质和组装结构,并通过分子模拟对超分子组装过程进行理论模拟。最后结合AFM在手性AIE分子超分子结构表征的研究结果,比较了两种成像模式(轻敲模式和智能扫描模式)在分子自组装结构表征应用中的特点。1.通过CD和圆偏振荧光(CPL)光谱对分子的光学活性和偏振发光特性进行测试,研究发现具有空间手性的六苯基噻咯(Hexaphenylsilole,HPS)和1,1-二甲基-2,3,4,5-四苯基噻咯(1,1-dimethyl-2,3,4,5-tetraphenylsilolo,HPS-MR)在溶液中不产生CD吸收和CPL信号,但在薄膜状态下具有CD吸收和CPL信号,表现出典型的聚集诱导CD特征。系统研究了这两种分子的组装结构,结果显示HPS和HPS-MR的溶液挥发后在云母表面自组装形成具有明显左手螺旋的超分子纤维;加入不同比例的不良溶剂后,分子依然组装成螺旋纤维。TEM结果显示这些纤维呈中空结构,说明螺旋纤维是由薄膜发生卷曲形成的。HPS除了形成超分子纤维外还可由片状晶体错位有序堆叠形成左手和右手手性的树枝状聚集体。通过分子模拟对HPS纤维的形成过程进行了理论模拟,分子主要通过范德华力相互作用,通过二维堆积先形成手性薄膜,薄膜在达到一定尺寸会发生卷曲,进一步形成螺旋纤维;而尺寸较小的薄膜则沿轴向堆积形成片层,并进一步错位堆叠形成树枝状聚集体。2.通过荧光和CD光谱研究了带有手性取代基的Silole-lue(L-Leucine-containing Silole)分子的光学性质,发现Silole-lue具有典型的AIE特性和聚集诱导手性特征,表明手性取代基成功的诱导分子产生了手性。通过AFM、SEM和TEM以及荧光显微镜研究了Silole-lue的自组装结构,发现Silole-lue可通过溶液在界面的挥发自组装形成左右两种手性的超分子螺旋纤维。通过控制不良溶剂的比例和溶剂的挥发速率,我们制备了长达几百微米的纤维,通过荧光显微镜直接观测到具有螺旋结构并发蓝光的纤维。3.利用AFM的原位呈像的优势,我们原位实时观测了Silole-lue纤维的组装过程,发现纤维的组装经历了初期的快速组装和后期的缓慢组装两个阶段,最终达到稳定;初始的组装速率约8个分子/秒。4.通过AFM的轻敲和智能扫描两种模式对AIE纤维结构进行表征,发现轻敲模式下由于针尖曲率半引起的展宽效应会比智能扫描更明显;但智能扫描对组装结构的细节识别要逊于轻敲模式下的相位图。将两种成像模式结合起来对分子自组装结构的表征则更全面。
【关键词】：聚集诱导发光 手性 超分子组装 原子力显微镜
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ422;O641.3
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 前言10
• 1.2 聚集诱导发光简介10-16
• 1.2.1 聚集诱导发光现象机理10-12
• 1.2.2 聚集诱导发光现象的应用12-16
• 1.3 分子自组装及超分子手性16-22
• 1.3.1 超分子化学及自组装简介16-17
• 1.3.2 手性及超分子手性的来源17-18
• 1.3.3 超分子手性的表征18-20
• 1.3.4 AIE分子的手性自组装20-22
• 1.4 本论文的选题意义及研究内容22-24
• 第二章 实验方案24-27
• 2.1 实验试剂24
• 2.2 实验仪器24-25
• 2.3 样品制备及测试表征25-27
• 2.3.1 荧光光谱测试25
• 2.3.2 圆二色光谱测试25
• 2.3.3 圆偏振荧光光谱测试25-26
• 2.3.4 荧光显微镜测试26
• 2.3.5 原子力显微镜测试26
• 2.3.6 扫描电子显微镜测试26
• 2.3.7 透射电子显微镜测试26-27
• 第三章 HPS和HPS-MR的光学性质及手性自组装研究27-44
• 3.1 前言27-29
• 3.2 HPS和HPS-MR的光学性质研究29-31
• 3.2.1 聚集诱导手性特性29-30
• 3.2.2 圆偏振发光特性30-31
• 3.3 HPS和HPS-MR自组装形成的螺旋纤维研究31-38
• 3.3.1 不良溶剂对HPS和HPS-MR自组装的影响32-34
• 3.3.2 HPS和HPS-MR螺旋纤维的形成机理研究34-37
• 3.3.3 HPS和HPS-MR螺旋纤维的可能形成机理37-38
• 3.4 HPS自组装形成的树枝状聚集体研究38-40
• 3.4.1 HPS树枝状聚集体的荧光显微镜研究38
• 3.4.2 HPS树枝状聚集体的组装结构研究38-40
• 3.5 HPS螺旋纤维的分子模拟计算40-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 Silole-lue分子的光学性质及手性自组装研究44-53
• 4.1 前言44
• 4.2 Silole-lue分子的合成路径44-45
• 4.3 Silole-lue分子的光学性质研究45-47
• 4.3.1 Silole-lue的AIE特性45-46
• 4.3.2 Silole-lue的聚集诱导手性特性46-47
• 4.4 Silole-lue分子的手性自组装研究47-52
• 4.4.1 不良溶剂对Silole-lue自组装的影响47-48
• 4.4.2 Silole-lue螺旋纤维的形成机理研究48-50
• 4.4.3 Silole-lue微米发光纤维的制备50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 AFM在纤维生长中的原位观察以及两种成像模式的比较53-63
• 5.1 前言53-54
• 5.2 AFM在纤维生长中的原位观察54-56
• 5.3 Tapping和Scan Asyst Mode在纤维成像上的比较56-62
• 5.3.1 两种成像模式的基本原理介绍56-58
• 5.3.2 两种成像模式在纤维成像中的比较58-62
• 5.4 本章小结62-63
• 全文总结63-65
• 参考文献65-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间的研究成果75

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本文编号：1050165