可见光引发点击反应在AFM针尖修饰单分子链方面的应用

发布时间：2017-08-08 18:33

  本文关键词：可见光引发点击反应在AFM针尖修饰单分子链方面的应用

  更多相关文章： 可见光 巯基-烯烃点击反应 针尖修饰 SMFS 量子力学

【摘要】：巯基-烯烃反应是一种新型的“点击“反应,通过可见光引发电子转移,在特定的官能团间产生化学反应,具有高度的选择性。该反应结合了可见光引发反应的无毒、无副反应等优点和点击反应的像鼠标一样的简单、普适、高效等优点。本文将可见光引发巯基-烯烃点击反应应用于单分子样品制备,可控、高效的将目标分子通过化学键修饰在原子力显微镜(AFM)针尖。第二章,首先通过可见光引发巯基-烯烃点击反应将聚乙二醇修饰在AFM氮化硅针尖上,并在PBS和壬烷条件下进行了单分子力谱实验,获得了PEG的单分子力曲线。我们首次用量子力学QM-FRC理论模型拟合了聚乙二醇在壬烷中的力曲线,拟合结果与聚乙二醇结构单元的平均键长[(lC-C+2lC-O)/3]相等,即聚乙二醇在壬烷中以平均键长为自由旋转单元形成自由卷曲构象,说明了可见光引发点击反应可用于制备单分子力谱实验样品。对比两种条件下的单分子力曲线,发现水环境中力曲线中力区域需要更高的能量,该结果验证了Gaub等人的研究；其次,我们通过控制可见光引发反应条件,分别在无光、无催化剂条件下制备了样品,并进行单分子力谱实验。每种条件下制备的样品重复三组实验,发现无高分子力学信号出现,验证了可见光及催化剂为反应必备条件。第三章,利用可见光引发点击反应将生物大分子单链DNA修饰在针尖,并在有机壬烷条件下进行了单分子拉伸实验。随后用量子力学QM-FJC理论模型拟合了实验力曲线,结果与我们课题组之前的结果一致,验证了力曲线为单链DNA分子链弹性。通过针尖修饰合成大分子聚乙二醇、生物大分子DNA实验,说明了可见光引发巯基-烯烃点击反应具有普遍适用性。第四章,对比了可见光引发点击反应方法与基底物理吸附方法制备单分子力谱实验样品的实验结果,发现新方法需要更低浓度,且效率约为物理吸附获得单链力曲线的三倍；对比新方法与S-Au化学键修饰方法结果,发现不同方法获得的实验曲线能很好的拟合,说明我们在可见光修饰分子方法中用到的硅烷偶联剂小分子不影响目标分子的性质,而可见光针尖修饰获得的力曲线断裂值较S-Au键方法得到的力曲线断裂值更高,能更好地反映分子链性质。
【关键词】：可见光 巯基-烯烃点击反应 针尖修饰 SMFS 量子力学
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.12
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-30
• 1.1 引言10-11
• 1.2 单分子力谱11-15
• 1.2.1 原子力显微镜11-12
• 1.2.2 单分子力谱仪12-13
• 1.2.3 单链分子拉伸的判断标准13-14
• 1.2.4 理论模型14-15
• 1.3 单分子力谱实验样品制备方法的发展现状15-22
• 1.3.1 利用配受体间相互作用力制备样品15-16
• 1.3.2 利用电子转移化学反应制备样品16
• 1.3.3 利用Si-O-Si键制备样品16-18
• 1.3.4 利用Si-C键制备样品18
• 1.3.5 利用S-Au化学键作用制备样品18-20
• 1.3.6 利用物理吸附制备样品20
• 1.3.7 其它方法制备样品20-22
• 1.4 单分子力谱的应用22-27
• 1.4.1 聚电解质-PAMPS及其共聚物22-23
• 1.4.2 温度敏感型高分子-聚异丙基丙烯酰胺23-25
• 1.4.3 纤维素25
• 1.4.4 生物大分子-蛋白质25-27
• 1.5 点击化学27-29
• 1.6 本论文研究内容及思路29-30
• 第2章 聚乙二醇单分子样品的制备30-44
• 2.1 引言30
• 2.2 实验部分30-34
• 2.2.1 材料及准备30-31
• 2.2.2 样品制备31-32
• 2.2.3 单分子力谱实验32-34
• 2.3 结果与讨论34-43
• 2.3.1 量子力学(QM)拟合34-40
• 2.3.2 聚乙二醇在水/有机溶剂中力曲线对比40-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第3章 单链DNA的单分子样品制备44-52
• 3.1 引言44-45
• 3.2 实验部分45-47
• 3.2.1 材料和样品制备45-47
• 3.2.2 单分子力谱实验47
• 3.3 实验结果与讨论47-51
• 3.3.1 单链DNA本征弹性47-48
• 3.3.2 平台力型曲线的产生与分析48-49
• 3.3.3 QM-FJC模型拟合49-51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 可见光针尖修饰与传统制样方法对比52-59
• 4.1 引言52
• 4.2 实验部分52-58
• 4.2.1 样品制备52
• 4.2.2 基底物理吸附制样与可见光针尖修饰方法对比52-55
• 4.2.3 S-Au化学键制备样品方法与可见光针尖修饰方法对比55-58
• 4.3 本章小结58-59
• 结论59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-69
• 攻读硕士学位期间的学术成果69

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本文编号：641449