表面活性剂自组装的计算机模拟及在新材料中的应用进展

从热力学和动力学角度对近年表面活性剂自组装特性的计算机模拟研究进行了综述,计算机模拟是研究表面活性剂自组装特性、超分子聚集体结构和特性的有效方法;叙述了表面活性剂在新材料中的应用情况,表面活性剂分子在溶液中和界面上可以自组装形成有序的超分子聚集体,从而在材料制备中发挥重要的作用;提出了存在的一些问题并对发展前景进行了展望。     

蛋清蛋白模板法仿生制备球霰石

引言 高效、高选择性、与环境友好的绿色化学,已成为现代化学发展的趋势。科学家努力探寻．找到了在环境友好介质中的“理想的”合成——在温和条件下。高效、高选择性、高原子经济性的仿生合成。仿生合成就是将生物矿化的机理引入无机材料的合成中．通过有机大分子和无机矿物离子在界面处的相互作用。从分子水平控制无机矿物相的析出．从而使生物矿物具有特殊的高级结构和组装方式．仿生合成以有机物的组装体为模板控制无机物的形成．制备具有独特的显微结构的无机材料．从而使材料具有优异的物理和化学性能。因此这种利用生物矿化原理调控合成特定形貌的无机材料成为研究热点。     

超分子科学中的仿生自组装

仿生自组装是分子自组装与生命科学相交叉的一个新的研究领域.本文强调了开展仿生自组装研究的意义.介绍了目前仿生自组装的研究进展,并举例进行了说明,最后探讨了仿生自组装领域的未来发展方向.     

自组装模拟酶研究进展

自组装是分子之间通过非共价键相互作用形成有序超分子结构的过程,形成的超分子常具有新功能和特性;近年来,运用自组装原理寻找具有全新功能模拟酶研究发展迅速,本文从卟啉类、膜体系、环糊精及纳米材料角度描述了自组装模拟酶构建及应用,并对自组装模拟酶未来发展进行了展望。     

小分子离子自组装制备功能超分子材料

离子自组装是合成功能超分子材料的有力途径,而带相反电荷的小分子离子之间的离子自组装由于具有良好的结构可设计性和功能可调节性,是离子自组装制备功能超分子材料领域的研究热点。本文首先对离子自组装的特点进行了简单的介绍,然后分3类对小分子离子自组装制备功能超分子材料领域进行了综述,主要包括染料与表面活性剂自组装制备功能材料,平面刚性离子自组装制备功能材料以及多金属酸盐离子自组装制备功能材料。目前,小分子离子自组装在组装单元的选择以及材料功能扩展角度已取得了长足的进步,但如何实现利用小分子离子自组装从微观结构到宏观材料的跨度,制备出能在实际生产中应用的功能超分子材料,还有待进一步发展。     

各向异性粒子的计算机设计及其组装结构的模拟

通过对各向异性粒子表面"补丁"的类型、数量、位置等因素进行设计和调控,研究了各向异性粒子的定向可控自组装。对表面修饰的球、棒等粒子的自组装行为模拟表明,其组装结构取决于粒子本身的各向异性及表面"补丁"的性质,并且可以通过合理设计得到目标微结构。如果使用动态共价键将分子链接枝到粒子表面,可以得到具有动态响应性质及有序组装结构的"智能"材料。另外,基于生物分子螺旋结构的仿生设计,在粒子表面设计修饰上特定的互补的"补丁"对,得到了可调整螺距和半径的螺旋组装结构,可用于制备具有不同催化或光学活性的手性材料。这些研究表明,通过合理设计粒子表面性质,可以制备出具有特定目标结构和性质的粒子组装结构,极大地拓宽了纳米粒子、胶体粒子在生物、医药和光电器件材料等方面的应用范围。     

离子型表面活性剂水溶液自组装胶团模型研究

以表面活性剂为模板的仿生合成中,模板的自组装特性是关键环节;利用试验优选合适的表面活性剂用于仿生合成,耗费时间长,成本高。因此,我们从热力学角度出发,考虑了尾基转换自由能、尾基变形自由能、胶团中心-水界面自由能、头基空间相互作用、头基离子间相互作用的影响,建立了单一离子型表面活性剂自组装模型,用于仿生合成过程中优选表面活性剂。利用该模型可直接预测离子型表面活性剂自组装的临界胶团浓度、胶团聚集数和胶团尺寸分布,并用试验数据进行了验证,二者吻合较好。     

PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在水溶液中的自组装行为及其应用

聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)嵌段共聚物是一类重要的非离子表面活性剂,在选择性溶剂中可以自组装成多种形貌的介观结构。对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在水溶液中自组装行为进行了综述,介绍了其自组装行为的实验研究技术;阐明了嵌段共聚物构型、分子量、温度、浓度、添加剂等因素对PEO-PPO-PEO嵌段共聚物聚集行为的调控和作用机理;介绍了嵌段共聚物自组装特性的热力学模型、分子模拟及计算机预报等研究方法和研究进展;重点介绍了PEO-PPO-PEO嵌段共聚物在介孔材料制备、药物载体、生物大分子分离、嵌段共聚物修饰等方面的应用。     

自组装技术及其在生物传感器中的应用研究

构造高度有序性和重复性的生物分子薄膜是提高生物传感器检测性能的关键,自组装膜以其原位自发形成、热力学稳定、制作方便简单、对基底材料形状要求低、可人为地通过合成来设计分子结构和进行分子剪裁等特点,应用于构筑电化学酶传感器,引起了广泛的关注。分析了自组装膜形成的原理,介绍了自组装技术在电极表面固定酶的方法,综述了自组装技术在生物传感器中的应用,展望了自组装技术应用的发展趋势。     

基于模板法的纳米结构二氧化硅仿生合成研究进展

与传统化学合成方法相比,自然界中二氧化硅的形成反应(biosilicification)无污染、能耗低、在环境条件下就可快速完成,并且具有在纳米尺度下对所形成二氧化硅的结构和形态进行精确控制的能力。因此纳米SiO2的仿生合成,尤其是模板条件下的仿生合成已经成为人们最近的研究热点。本文主要介绍了采用分子模板、纳米纤维模板、自组装共聚物聚集体模板、微凝胶模板、无机纳米材料模板和微加工技术等,介绍仿生合成纳米SiO2的研究进展。     

仿生合成技术及其应用研究

90年代以来,出现了一种模仿生物矿化中无机物在有机物调制下形成过程的新合成方法－仿生合成,利用仿生合成技术制备的纳米微粒,薄膜,多孔材料等物质具有特殊的物理和化学性能,潜在着广阔的应用前景,这使得无机材料的仿生合成技术已成为材料化学研究的前沿和热点。     

Development of Core-Shell Nanoparticle Drug Delivery Systems Based on Biomimetic Mineralization

Among various drug-delivery systems, core-shell nanoparticles have many advantages. Inspired by nature, biomimetic synthesis has emerged as a new strategy for making core-shell nanoparticles in recent years. Biomimetic mineralization is the process by which living organisms produce minerals based on biomolecule templating that leads to the formation of hierarchically structured organic–inorganic materials. In this minireview, we mainly focus on the synthesis of core-shell nanoparticle drug-delivery systems by biomimetic mineralization. We review various biomimetic mineralization methods for fabricating core-shell nanoparticles including silica-based, calcium-based and other nanoparticles, and their applications in drug delivery. We also summarize strategies for drug loading in the biomolecule-mineralized core-shell NPs. Current challenges and future directions are also discussed.     

有机精细化工中间体的发展现状及仿生催化氧化在中间体合成中的研究进展

综述了近年来我国有机精细化工中间体研究开发以及生产的现状,分析了我国有机精细化工中间体在研究开发、生产及应用方面所面临的问题及今后发展的机遇。同时介绍了笔者在仿生催化氧化合成有机精细化工中间体方面的研究进展,展望了仿生催化氧化技术在有机精细化工中间合成体领域的应用前景。     

仿生材料的构建及其在水环境化学领域中的研究进展

仿生材料是模仿生物形貌或分子结构并具有相似功能的合成材料,在水环境化学领域的研究中被广泛关注。综述了仿生材料在该领域的研究现状。首先,总结了仿生材料的构建方法,包括生物活性单元负载或重构、活性中心结构仿生、催化环境仿生和形貌仿生。其次,梳理了仿生材料在水中污染物的氧化去除、还原去除以及检测方面的研究进展。总体而言,其独特的结构、作用机制与优异效能使其具有较强的实际应用潜力,其微观结构与效能的相关关系及最优化结构的可控合成方法是后续研究要关注的关键问题。最后,论述了水环境化学领域中仿生材料研究所面临的挑战和未来的发展方向。     

金属卟啉仿生催化氧化合成有机化工产品

金属卟啉化合物从结构和性能上都是细胞色素P-450单加氧酶的有效模拟物,该文综述了金属卟啉在仿生催化合成醇、醛、酮、酸、酯、环氧化物、亚砜及亚胺等有机化工产品中的应用,认为仿生催化氧化技术在化学工业中将面临重要的发展机遇。     

金属卟啉类仿生催化剂的合成、构效关系及在催化氧化碳氢化合物中的应用

综述了金属卟啉类仿生催化剂的理论基础、合成、构效关系及其在仿生催化氧化烃类绿色合成有机中间体和产品方面的研究进展。重点报道了该课题组和郭灿城课题组近年来在金属卟啉类仿生催化剂的分子设计、合成方法、构效关系及其在催化空(氧)气选择氧化各种芳烃侧链、环烷烃绿色合成芳醛、芳酸、环己酮、己二酸等重要有机中间体及精细化学品方面的研究成果,特别是由湖南大学郭灿城教授与中石化联合开发的完全拥有我国知识产权的仿生催化空气氧化环己烷(80～140℃,0.5～0.8MPa下反应2h)制取环己醇及环己酮的新技术,已于2003年首次成功地实现了产业化,其中,环己烷的转化率可达8%～10%,环己醇及环己酮的选择性可达90%。最后,对仿生催化技术的发展方向及应用前景进行了展望。引用文献57篇。     

受生物启发模拟合成生物矿物材料及其作用机制探讨

在自然界中,生物矿化是生物体自身重要的晶体设计过程。而随着时代的发展,如何对生物矿化方法进行模拟,以合成各种功能化材料为人们所应用,也开始受到人们越来越多的关注。就目前的实际情况来看,多种不同的生物矿物材料,例如碳酸钙等在生物和地质体系中广泛存在,并对生物体的特异功能发挥出十分重要的作用。对生物矿化与仿生合成的内涵进行介绍,研究生物矿物的结构及形成机理,并对生物启发模拟合成生物矿物材料的相关方法进行重点研究。     

智能高分子材料

介绍了几种新型的智能高分子材料,指出合成新的聚合物、制造构造规则的高分子凝胶及增加材料的表面积与体积比是加快智能高分子材料响应速率的方法,同时指出仿生化和模糊化是智能高分子材料的发展方向。     

阻燃纳米二氧化硅气凝胶的仿生制备进展

摘要l自然界中的稻秆是一种二氧化硅（SiO2）／纤维素的纳米复合材料,SiO2与纤维素在纳米尺度的复合,使稻秆质轻和刚柔并具。效仿天然植物复合材料的构筑原理,纳米纤维素模板法仿生制备轻质阻燃材料纳米二氧化硅气凝胶。综述了二氧化硅的仿生制备、二氧化硅气凝胶的制备,探讨了仿生制备的轻质阻燃材料纳米二氧化硅气凝胶的应用前景。     

有机掺杂长余辉发光材料的研究进展

纯有机长余辉发光材料具有制备方法简单、成本低廉、可柔性化、环境友好等优点,被广泛应用于防伪、信息保密、生物成像等领域。其中,基于掺杂体系的纯有机长余辉发光材料,可通过调控主客体之间的配位关系,实现长余辉时间和颜色的可调性,并可在室温下制备出性能优异的长余辉发光材料,是目前有机长余辉发光材料研究的热点。本文分别从小分子基质体系、大分子基质体系、聚合物体系等方面综述了该领域的研究进展,介绍了相关材料在信息加密与防伪、生物成像、柔性纤维薄膜等领域的应用。最后,指出了目前有机掺杂长余辉发光材料研究中还存在的一些问题,并展望了其发展前景。