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《重庆大学》 2001年
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电极分子自组装石英晶体微天平原位表征

龙晓辉  
【摘要】: 分子自组装技术是80年代新兴的、基于分子自组装作用,在固体表面自然形成高度有序的分子层的方法。该技术具有制备方法简单、膜结构有序、性能稳定等优点,提供了在分子水平上方便地构造理想界面的手段,对实现优良功能材料的分子设计具有指导作用,在生物仿生、生物传感器、润滑、非线性光学等众多领域有广泛的应用前景,已成为当今学术界一项极有意义的研究课题。 在众多自组装单分子膜(SAMs)种类中,硫醇类在金基底上的自组装因具有成膜条件较易控制、有序性强、吸附杂质少、选择性高等特点成为了研究最多和最具代表性的体系,在基础及应用研究领域都受到了广泛的重视。 现有的表面分析技用于硫醇类自组装单分子膜的研究主要有润湿接触角法、椭圆偏振术、表面等离子体(SPR)谱、X射线光电子能谱(XPS)、温度程序解吸(TPD)、表面离子化质谱(SIMS)及STM等。这些分析技术主要是针对SAMs形成后稳定状态下的结构和性质的探识。 但是,只有了解和认识溶液中分子自组装的动态的物理和化学过程,研究SAMs有关的成膜过程的动态信息,才能更好地选择条件并控制膜的制备从而获得高质量的SAMs。 石英晶体微天平(QCM)是一种基于石英晶体振荡的质量检测技术,基于振荡器对分析物的质量吸附导致频率改变这一关系可对待测物实行实实时、在线的检测。与其它SAMs分析法相比,QCM技术以其快速、灵敏、操作简单、易自动化而得到广泛关注;更重要的是它还能原位表征 SAMs自组装过程,可实时、动态监测自组装反应的进行,获得过程信息。 本文在压电液相传感理论的基础上探讨了QCM的基本原理和检测系统构建以及在气、液相中的稳定性;通过QCM原位动态监测金电极烷基硫醇在自组装过程中QCM 频率的变化获取了有关动力学和热力学参数(如速率常数、平衡常数等),探讨了硫醇分子自组装的形成机理和影响因素,为控制分子自组装的形成及获得高质量的SAMs提供了指导依据。 本文还利用QCM原位监测了金电极上烷基硫醇修饰单链DNA((HS-(CH2)6-ssDNA) (的自组装过程,分析DNA自组装的动力学特性。通过由QCM原位监测所得表面DNA覆盖率与时间的关系,与界面吸附、脱附和扩散微分方程的对比,结果表明,在金电极表面,HS-(CH2)6-ssDNA吸附及其被己基硫醇(MCH)取代解吸的动力学可用简单的物理模型表示,并与几种动力学模型拟合的结果进行对比,找出最佳解析模型。 最后,本文讨论了将QCM和SAMs技术相结合的开发和应用前景。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:O646

【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级参考文献】
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