两亲性分子的自组装及在细胞成像与太阳能电池中的应用研究

发布时间：2017-09-24 06:00

  本文关键词：两亲性分子的自组装及在细胞成像与太阳能电池中的应用研究

  更多相关文章： 两亲性分子 自组装 形貌调控 细胞成像 太阳能电池

【摘要】：两亲性分子由亲/疏水两部分组成,在溶液中可以自组装形成形状相同、大小均一的聚集体。而这种有序的聚集体具有单个分子所不具备的特殊的物理、化学、电学性质。聚集体的形貌与分子结构密切相关,同时组装条件的改变对聚集体结构的调控也起着至关重要的作用。形态各异、功能多样的聚集体,在生物诊断、药物载体、细胞成像以及光电材料等领域都具有很好的应用前景。在生物成像方面,AIE荧光染料已成为一个重要的研究方向。目前应用于细胞成像的主要为有机纳米颗粒、聚合物纳米颗粒以及二氧化硅纳米颗粒等材料。后两者虽然相比于有机纳米颗粒具有更好的生物相容性和稳定性,但制备过程较为复杂。因此在本论文中,我们希望通过自组装的方式形成稳定的纳米结构,同时这种纳米结构具有低生物毒性的特点。富勒烯衍生物因为其独特的物理、化学性能,在纳米器件材料中得到了广泛的应用。研究表明,有序排列的富勒烯衍生物具有更好的电子传输效率。因此在本论文中,我们希望得到不同形貌的组装体,并将其作为电子传输层应用于有机太阳能电池中,探究其形貌与电池效率的关系。因此,我们的研究工作主要从以下两个方面展开:1.含有聚集诱导发光效应(Aggregation Induced Emission,AIE)基团的两亲性分子的自组装及在细胞成像中的应用。我们合成了具有AIE效应的水溶性的Bola型两亲性分子(TPE-11),并研究其自组装性能以及细胞成像的效果。通过荧光法,我们发现TPE-11具有极低的临界胶束浓度(CMC),并且存在形貌临界转变浓度(CTC)。当浓度介于CMC与CTC之间,TPE-11在水中组装成纳米圆薄片,随着浓度的提高,组装体转变为长片状。此外,TPE-11成功地应用于HeLa细胞成像中,且具有较高的对比度和极小的细胞毒性。2.两亲性富勒烯衍生物的自组装及光电性能研究。我们通过改变良溶剂-不良溶剂比例以及溶液浓度,实现了对离子型富勒烯衍生物(PCBDANI)自组装形貌的调控,得到了连续的薄膜、层状结构以及分子有序排列的纤维结构。将不同形貌的PCBDANI自组装体分别应用于正向、反向聚合物太阳能电池中,发现有序排列的PCBDANI材料更能促进电池效率的提高,因为其具有更好的电子传输和收集性能。
【关键词】：两亲性分子 自组装 形貌调控 细胞成像 太阳能电池
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O641.3
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-31
• 1.1 两亲性分子的自组装11-16
• 1.1.1 两亲性分子自组装介绍11
• 1.1.2 Bola型两亲性分子的概述11-12
• 1.1.3 Bola型两亲性分子的自组装及形貌调控12-16
• 1.2 聚集诱导发光效应16-25
• 1.2.1 聚集诱导发光效应的提出及现象16-18
• 1.2.2 聚集诱导发光效应的机理18-20
• 1.2.3 具有聚集诱导发光效应的化合物20-24
• 1.2.3.1 碳氢类化合物20-21
• 1.2.3.2 含杂原子的化合物21-23
• 1.2.3.3 带有氰基的化合物23
• 1.2.3.4 具有聚集诱导发光效应的聚合物23-24
• 1.2.4 聚集诱导发光效应的生物成像应用24-25
• 1.3 富勒烯衍生物25-29
• 1.3.1 两亲性富勒烯衍生物的自组装25-27
• 1.3.2 富勒烯衍生物自组装的应用27-29
• 1.4 课题的提出29-31
• 1.4.1 研究目的29
• 1.4.2 总体研究思路29-31
• 第2章 含有聚集诱导发光效应基团的两亲性分子的自组装及在细胞成像中的应用31-45
• 2.1 引言31-32
• 2.2 实验部分32-38
• 2.2.1 实验原料与试剂32-33
• 2.2.2 实验仪器33
• 2.2.3 两亲性分子（TPE-11）的合成路线33-36
• 2.2.4 细胞实验36-37
• 2.2.4.1 细胞成像实验36-37
• 2.2.4.2 生物相容性测试37
• 2.2.5 测试仪器及方法37-38
• 2.3 结果与讨论38-44
• 2.3.1 TPE-11分子自组装的行为研究38-40
• 2.3.1.1 荧光法测定TPE-11分子在水溶液中的临界胶束浓度（CMC） 2838-39
• 2.3.1.2 紫外-可见光吸收法与电导率法辅助证明TPE-11在水溶液中的CMC39-40
• 2.3.2 TPE-11分子自组装形貌的研究40-42
• 2.3.2.1 TPE-11在溶液中的组装形貌40-42
• 2.3.2.2 TPE-11在干态的组装形貌42
• 2.3.3 TPE-11荧光性能研究42-43
• 2.3.4 TPE-11分子在生物细胞成像中的应用43-44
• 2.4 本章小结44-45
• 第3章 两亲性富勒烯衍生物的自组装及光电性能研究45-58
• 3.1 引言45-46
• 3.2 实验部分46-50
• 3.2.1 实验原料与试剂46
• 3.2.2 实验仪器46-47
• 3.2.3 富勒烯衍生物（PCBDANI）组装体的制备方法47
• 3.2.4 器件制备47-48
• 3.2.5 测试仪器及方法48-50
• 3.3 结果与讨论50-57
• 3.3.1 PCBDANI聚集条件的研究50-51
• 3.3.2 PCBDANI聚集体形貌的调控51-54
• 3.3.2.1 浓度和溶剂对聚集体形貌的影响51-53
• 3.3.2.2 聚集体有序性的研究53-54
• 3.3.3 PCBDANI聚集体在太阳能电池中的应用54-57
• 3.3.3.1 形貌对正向太阳能电池的影响54-55
• 3.3.3.2 形貌对反向太阳能电池的影响55-56
• 3.3.3.3 电子迁移率的测定56-57
• 3.4 本章小结57-58
• 第4章 总结和展望58-60
• 4.1 总结58-59
• 4.2 展望59-60
• 参考文献60-74
• 硕士论文工作期间科研成果74-75
• 致谢75-77

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本文编号：909725