SBA-15分子筛形成过程的介观动力学模拟及实验研究

为了研究三嵌段共聚物的自组装过程和SBA-15的形成机理,采用介观动力学(MesoDyn)方法模拟介孔分子筛SBA-15形成过程中模板剂P123与硅源试剂TEOS的协同自组装过程,并通过向体系引入稳恒剪切力来代替实际外力模拟了SBA-15六角介观相的形成过程,直观地展现了P123/硅酸物种超分子聚集体在SBA-15结构形成过程中的作用。模拟结果表明,P123与TEOS在水溶液中通过协同作用能够自组装形成尺寸均一的球状超分子聚集体,这是硅基有序介孔分子筛SBA-15形成过程中的前驱体:疏水的PPO嵌段团缩在该超分子聚集体的内部,在SBA-15分子筛形成中起决定性的致孔作用;亲水的PEO嵌段与包裹在胶束外部的TEOS相互交织在一起,其使得SBA-15在制备后期脱除模板剂后形成一些与主介孔相互连接的无规则微孔。在引入剪切力作用后,该P123/TEOS超分子聚集体不再自组装形成球状胶束,而是被拉扯成圆柱状的胶束,并且最终排列成为具有规则的六角形状的聚集结构,这一六角介观相则是介孔分子筛SBA-15的结构基础。今采用模拟条件,用水热法合成了高质量的SBA-15分子筛,通过XRD和高分辨透射电镜分析表明,模拟SBA-15形成过程的结果与实验合成的SBA-15具有相互吻合的完美二维六方结构。     

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。     

有机模板剂和硅酸物种的电荷效应对SBA-15介观组装结构的影响

采用介观动力学(MesoDyn)方法模拟了硅基有序介孔分子筛SBA-15介观相的形成过程,并深入研究了有机模板剂、硅酸物种的电荷效应以及二者之间的电荷匹配相互作用对SBA-15介观相结构的影响。结果表明:当硅酸物种不带电或分配1e正电荷,同时有机模板剂P123的每个EO单元分配0.093e正电荷的时候得到的SBA-15介观组装结构具有较好的六角特性;硅酸物种和有机模板剂之间的电荷匹配相互作用对SBA-15介观组装结构影响很大,带电的硅酸物种促进了有机模板剂形成类液晶相,而质子化的有机模板剂不但使硅酸物种有序化,而且促进了硅酸物种在两相界面的浓缩。模拟研究结果很好地验证和解释了SBA-15的"有机模板剂与硅酸物种之间的协同相互作用"的形成机理。本文的研究提供了一种探索硅基有序介孔分子筛形成机理的新手段,弥补了现阶段实验表征手段的不足,同时也扩展了MesoDyn方法在超分子自组装方面的新应用。     

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。     

具有诊疗效果的新型载体材料及其应用

超薄膜类生物活性材料是近年来兴起的一种新型材料,具有功能结构多样、来源丰富、高生物兼容性等优点。超薄膜类生物活性材料超分子自组装体是以分子间的非共价相互作用为主导,进而形成的分子聚集体,在自组装的组成过程中,其基元物质是分子、聚合物、胶体以及宏观的颗粒物质,在非人为干预下自发地变为有序的功能性结构体。本文综述了不同组装基元,通过超分子非共价作用力,构建的具有诊疗效果的新型载体材料。重点介绍了中空微胶囊和多层核壳结构纳米材料在光疗、化疗以及联合治疗中的应用,展现了超薄膜组装得到的新型载体材料在生物医药领域潜在的应用。     

SBA-15介观相形成过程的耗散粒子动力学模拟

采用耗散粒子动力学方法（dissipative particle dynamics,DPD）,以介孔分子筛SBA-15的合成原料P123/TEOS/H₂O为研究体系,模拟了P123/TEOS超分子自组装行为,及剪切力作用下介孔分子筛SBA-15六角介观相的形成过程。结果表明：在水溶液中,P123与TEOS两相能够发生协同作用自组装形成超分子聚集体（胶束）,该胶束由疏水的PPO球核、亲水的PEO球壳以及聚集包裹在P123外部的TEOS组成;引入稳恒剪切力后,P123/TEOS超分子聚集体则会逐渐转变成规整的六角结构,并最终形成SBA-15六角介观相,这与实际材料的TEM电镜图片相吻合。可以说,DPD模拟方法是一个研究有序介孔分子筛SBA-15形成机理的有效手段,可为实验合成提供介观层面上的重要信息。此外,还拓展了DPD模拟在超分子自组装介观尺度研究方面的新应用。     

超分子化学研究的新进展

综述了新型超分子化合物的合成与自组装,超分子有机金属配合物的合成及应用,药用超分子化合物的合成及应用,并对超分子化学的发展进行了展望。     

超分子自组装及其在高分子合成领域中的应用

超分子自组装是近年来倍受重视的国际前沿课题,它将会极大促进信息、能源、生命、环境和材料科学等学科领域的发展,介绍了基于氢键、π键、配位键、双亲分子4种自组装体系,重点综述了这4种自组装体系在高分子合成领域中的最新进展,最后对超分子自组装的发展趋势做了展望。     

基于环糊精的纳米功能组装体的研究进展

通过分子自组装形成稳定和结构可控的材料是现在功能材料学、生物学的焦点,构筑纳米尺寸的功能性分子自组装体更是接近生命现象和过程的本质。基于环糊精的超分子组装以其选择性、可调控性和生物相容性等优势引起了广泛关注。本文就近十年来基于环糊精的纳米尺寸的功能组装体的研究进展进行简要综述,包括修饰环糊精的软连接自组装,环糊精轮烷、聚轮烷、纳米线、纳米管、纳米笼的设计、构筑及其更高级组装,以及环糊精与纳米粒子的分子组装和基于环糊精的分子机器。     

甲基化-β-环糊精的研究进展

1987年,C.J.Pedersen、D.J.Cram和J.M.Lehn3人因在＂发展和应用有特殊结构和高选择性分子＂超分子化学领域的贡献而获得诺贝尔化学奖。这标志着化学进入了一个新时代——超分子化学时代。超分子化学是一个崭新的分支学科．它是研究分子间相互作用缔结成复杂有序的分子聚集体的学科。其研究内容包括分子识别、受体化学、分子自组装、反应性和催化等基本功能，而其中分子识别是超分子化学的基本特征。