官能团和烷基链协同作用下的有机分子表面组装
发布时间：2021-06-03 20:14
本论文利用扫描隧道显微镜和密度泛函理论计算相结合,系统研究了有机功能分子TTF在HOPG表面自组装行为,从分子自组装的影响因素、客体分子对TTF分子的调控到官能团取代对光敏分子的光响应特性,再到卤素原子取代对TTF分子组装结构的调控,系统深入地研究了有机功能分子的组装现象和分子相互作用机制。论文的主要研究工作包括以下几个方面:采用STM技术和DFT理论计算,研究了具有不同烷基链长度及不同官能团的TTF分子的自组装过程及相互作用机制,并探索了化合物自身结构和分子间的氢键及范德华力对表面自组装结构的影响因素。研究表明,苯甲酸取代的TTF分子无论在长链还是短烷基链时都可以在HOPG表面组装成稳定的纳米结构,而吡啶官能团的TTF分子只有长烷基链的TTF分子才能在HOPG表面形成稳定的组装结构,该结构存在部分缺陷。TTF分子在HOPG表面组装过程的相互作用机制中,分子长烷基链之间的范德华作用力、TTF分子间的氢键、TTF分子间的S…S相互作用在稳定分子的组装结构中起到关键作用。针对TTF分子的可控组装和调控,采用引入溶剂分子的调控手段,实现了对TTF分子的有效诱导和调控。研究表明,庚酸溶剂分子不...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）、（ｂ）、（ｃ）分别为含有１个、２个和３个ＣＯＯＨ的ＳｔＯＦ分子在辛酸／ＨＯＰＧ??界面上形成的层状结构、锯齿状结构以及六方结构
?官能团和烧基链协同作用下的有机分子表面组装???ｚ；ｒ??！；％，４?／?＊??＋鑛４??＃?＝?Ｒｕ２＾?Ｊ?＊?Ｃｄ２＋ｏｒ?Ｆｅ２＊－??图２－３基于三联卩比啶分子的六角星型超分子组装结构的合成设计［２１１??常见的表面化学反应有硼酸的自缩聚、共缩聚、席夫碱反应等。图２－４??所示为分子间通过醛胺缩合的席夫碱反应可组装成二维纳米网格，由于该反??应条件温和，不需要催化剂，可有效制备大面积亚胺聚合物网格结构。Ａ分??子具有３个分枝，分枝呈１２０°夹角，决定了纳米网格的形状。Ｂ分子为??线性结构，与Ａ分子对接，构成纳米网格的边。分子Ａ和Ｂ的末端分别为??氨基或醛基，氨基中氮原子上的孤对电子与羰基上带有正电荷的碳原子结合，??形成ａ－羟基胺类化合物，再脱水形成席夫碱亚胺纳米网格［２２１。??Ｗ??＞７＋７?—你??图２－４由Ａ，?Ｂ两种小分子通过表面席夫碱缩合反应形成蜂窝状纳米网络的ＳＴＭ图和??相应的分子模型［２２］??需要指出的是，自组装过程并非只受到其中单一作用力的驱动，这些作??－６－??
?北京科技大学博士学位论文???用力很多时候往往是同时发生，因而分子纳米结构的形成实际上是多种弱相??互作用力协同、加和作用等效应的总体体现。??多种非共价键协同作用得到的纳米组装结构在形貌和功能上均有很大程??度的提高，图２－５报道的这个工作则主要利用ＳＴＭ技术研宄了客体分子蔻??（ＣＯＲ）诱导的Ｈ４ＥＴＴＣ分子结构转化及不同模板中的选择性吸附行为，??实验结果发现在庚酸／ＨＯＰＧ界面Ｈ４ＥＴＴＣ分子的组装结构取决于ＣＯＲ分子??的浓度，高浓度时Ｈ４ＥＴＴＣ分子的ｋａｇｏｍ６纳米网络中可形成ＣＯＲ分子簇，??随着ＣＯＲ分子浓度的降低，两者先形成ＫａｇｏｍＳ结构，再转变为更为稳定的??层状结构。而在六苯基苯（ＨＰＢ）分子的六方多孔结构中也可形成ＣＯＲ分子??簇，相比于Ｈ４ＥＴＴＣ的氢键模板，蔻会优先进入ＨＰＢ分子的范德华力模板，??或者ＨＰＢ分子模板会抢夺Ｈ４ＥＴＴＣ／ＣＯＲ结构中的蔻分子，从而优先形成更??为稳定的ＨＰＢ／ＣＯＲ六方结构，ＣＯＲ分子在氢键、范德华力模板中显示出明??显的选择性吸附行为［２３】。??ｍｍ??图２－５?ＣＯＲ分子诱导的Ｈ４ＥＴＴＣ分子的结构转化和ＣＯＲ分子在不同模板中的选择性??吸附行为［２３］??分子自组装在探索新型纳米结构和材料方面具有不可替代的作用，通过??自组装可以直接使用原子、分子等作为基本结构单元，构建特殊的纳米结构??和器件，分子自组装技术还可以与其它的研究方法相结合，在生物学、光电、??功能纳米材料等领域具有强大的应用前景。??在图２－６的这项研究成果中，Ｓｈｉ等人［２４］主要介绍了?一种将超分子自组装??研究与纳米摩擦学结合的研究方法，作者在石墨表面构建了七
【参考文献】：
期刊论文
[1]含吡啶基的EDT-TTF的合成、结构及性质研究[J]. 何炎军,刘强,潘炜,肖勋文. 化学通报. 2013(06)
[2]基于氢键的自组装超分子体系[J]. 白炳莲,李敏. 化学通报. 2004(02)
[3]表面科学中的单分子研究[J]. 万立骏,王琛,白春礼. 物理. 2001(03)
[4]纳米结构自组装和分子自组装体系[J]. 张立德,牟季美. 物理. 1999(01)
[5]扫描隧道显微镜与隧道谱测量[J]. 王琛,白春礼. 电子显微学报. 1996(Z1)
[6]扫描隧道谱的原理与应用[J]. 罗常红,白春礼. 化学通报. 1990(03)
本文编号：3211180
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?（ａ）、（ｂ）、（ｃ）分别为含有１个、２个和３个ＣＯＯＨ的ＳｔＯＦ分子在辛酸／ＨＯＰＧ??界面上形成的层状结构、锯齿状结构以及六方结构
?官能团和烧基链协同作用下的有机分子表面组装???ｚ；ｒ??！；％，４?／?＊??＋鑛４??＃?＝?Ｒｕ２＾?Ｊ?＊?Ｃｄ２＋ｏｒ?Ｆｅ２＊－??图２－３基于三联卩比啶分子的六角星型超分子组装结构的合成设计［２１１??常见的表面化学反应有硼酸的自缩聚、共缩聚、席夫碱反应等。图２－４??所示为分子间通过醛胺缩合的席夫碱反应可组装成二维纳米网格，由于该反??应条件温和，不需要催化剂，可有效制备大面积亚胺聚合物网格结构。Ａ分??子具有３个分枝，分枝呈１２０°夹角，决定了纳米网格的形状。Ｂ分子为??线性结构，与Ａ分子对接，构成纳米网格的边。分子Ａ和Ｂ的末端分别为??氨基或醛基，氨基中氮原子上的孤对电子与羰基上带有正电荷的碳原子结合，??形成ａ－羟基胺类化合物，再脱水形成席夫碱亚胺纳米网格［２２１。??Ｗ??＞７＋７?—你??图２－４由Ａ，?Ｂ两种小分子通过表面席夫碱缩合反应形成蜂窝状纳米网络的ＳＴＭ图和??相应的分子模型［２２］??需要指出的是，自组装过程并非只受到其中单一作用力的驱动，这些作??－６－??
?北京科技大学博士学位论文???用力很多时候往往是同时发生，因而分子纳米结构的形成实际上是多种弱相??互作用力协同、加和作用等效应的总体体现。??多种非共价键协同作用得到的纳米组装结构在形貌和功能上均有很大程??度的提高，图２－５报道的这个工作则主要利用ＳＴＭ技术研宄了客体分子蔻??（ＣＯＲ）诱导的Ｈ４ＥＴＴＣ分子结构转化及不同模板中的选择性吸附行为，??实验结果发现在庚酸／ＨＯＰＧ界面Ｈ４ＥＴＴＣ分子的组装结构取决于ＣＯＲ分子??的浓度，高浓度时Ｈ４ＥＴＴＣ分子的ｋａｇｏｍ６纳米网络中可形成ＣＯＲ分子簇，??随着ＣＯＲ分子浓度的降低，两者先形成ＫａｇｏｍＳ结构，再转变为更为稳定的??层状结构。而在六苯基苯（ＨＰＢ）分子的六方多孔结构中也可形成ＣＯＲ分子??簇，相比于Ｈ４ＥＴＴＣ的氢键模板，蔻会优先进入ＨＰＢ分子的范德华力模板，??或者ＨＰＢ分子模板会抢夺Ｈ４ＥＴＴＣ／ＣＯＲ结构中的蔻分子，从而优先形成更??为稳定的ＨＰＢ／ＣＯＲ六方结构，ＣＯＲ分子在氢键、范德华力模板中显示出明??显的选择性吸附行为［２３】。??ｍｍ??图２－５?ＣＯＲ分子诱导的Ｈ４ＥＴＴＣ分子的结构转化和ＣＯＲ分子在不同模板中的选择性??吸附行为［２３］??分子自组装在探索新型纳米结构和材料方面具有不可替代的作用，通过??自组装可以直接使用原子、分子等作为基本结构单元，构建特殊的纳米结构??和器件，分子自组装技术还可以与其它的研究方法相结合，在生物学、光电、??功能纳米材料等领域具有强大的应用前景。??在图２－６的这项研究成果中，Ｓｈｉ等人［２４］主要介绍了?一种将超分子自组装??研究与纳米摩擦学结合的研究方法，作者在石墨表面构建了七
【参考文献】：
期刊论文
[1]含吡啶基的EDT-TTF的合成、结构及性质研究[J]. 何炎军,刘强,潘炜,肖勋文. 化学通报. 2013(06)
[2]基于氢键的自组装超分子体系[J]. 白炳莲,李敏. 化学通报. 2004(02)
[3]表面科学中的单分子研究[J]. 万立骏,王琛,白春礼. 物理. 2001(03)
[4]纳米结构自组装和分子自组装体系[J]. 张立德,牟季美. 物理. 1999(01)
[5]扫描隧道显微镜与隧道谱测量[J]. 王琛,白春礼. 电子显微学报. 1996(Z1)
[6]扫描隧道谱的原理与应用[J]. 罗常红,白春礼. 化学通报. 1990(03)
本文编号：3211180
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