有序分子膜技術(shù)

前言

　　創(chuàng)新是人類社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力和源泉。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，迅速發(fā)展起來(lái)的納米科學(xué)技術(shù)已成為21世紀(jì)創(chuàng)新知識(shí)的前沿領(lǐng)域。尺寸處在納米量級(jí)并具有特殊功能的材料是納米科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)。其中納米薄膜材料尤其占有非常重要的地位，在信息、材料、生命科學(xué)等重要學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域中展現(xiàn)了令人鼓舞的廣闊應(yīng)用前景。廣泛用于納米材料特別是納米薄膜材料的制備和組裝的有序分子膜技術(shù)，已成為一個(gè)受到物理、電子、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域中科學(xué)工作者普遍關(guān)注的熱點(diǎn)。近年來(lái)，隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，國(guó)際學(xué)術(shù)界和眾多的技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ行蚍肿幽ぜ夹g(shù)的研究和應(yīng)用取得了令人矚目的成果。為了促進(jìn)有序分子膜技術(shù)在相關(guān)學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，使更多的同仁接觸和了解該領(lǐng)域的最新研究成果，相互交流、不斷進(jìn)步，在多年從事有序分子膜研究基礎(chǔ)上，我們編寫了《有序分子膜技術(shù)》一書。本書內(nèi)容反映了該領(lǐng)域國(guó)際、國(guó)內(nèi)的最新研究成果，其中也包括編者自己的部分研究成果。　　本書著重介紹了應(yīng)用有序分子膜技術(shù)取得顯著進(jìn)展的幾個(gè)緊密相關(guān)的領(lǐng)域。本書內(nèi)容共分七章。第1～4章由馮緒勝編寫，張立娟博士為第4章的編寫提供了初稿；第5章由穆勁、康詩(shī)釗共同編寫；第6章由孫德軍編寫，王君博士提供了初稿；第7章由劉洪國(guó)編寫。最后由馮緒勝統(tǒng)稿?！　≡诒緯帉戇^(guò)程中，編者參考了相關(guān)領(lǐng)域中大量的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，多為20世紀(jì)90年代以來(lái)的近期文獻(xiàn)，分列在各章中，以供讀者進(jìn)一步查閱。作者衷心感謝化學(xué)工業(yè)出版社對(duì)本書出版給予的大力支持。著名膠體化學(xué)家、我國(guó)有序分子膜研究的開拓者楊孔章教授對(duì)本書的編寫給予了熱情的鼓勵(lì)和支持，在此一并致謝?！　∠抻谧髡咚?，書中難免有不足之處，如蒙讀者不吝指正，將深表謝意。

內(nèi)容概要

本書是一本介紹有序分子膜基本知識(shí)、組裝技術(shù)及其應(yīng)用的專門讀物。書中闡述了有序分子膜的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、組裝機(jī)制及表征方法，展示了有序分子膜技術(shù)在生物礦化、修飾電極、光電轉(zhuǎn)換、黏土礦物復(fù)合膜及納米粒子制備和組裝等方面應(yīng)用與研究的成果，給讀者以啟示。有序分子膜技術(shù)在不斷發(fā)展中，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展和深入，編寫本書的目的是幫助讀者了解和認(rèn)識(shí)這個(gè)非常活躍的新領(lǐng)域，加強(qiáng)交流，促進(jìn)發(fā)展。　　本書可供化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、電子、材料等領(lǐng)域的科研人員以及高校教師、研究生參考。

書籍目錄

第1章　有序分子膜簡(jiǎn)介　1.1　單分子膜及Langmuir?Blodgett膜的歷史發(fā)展　1.2　轉(zhuǎn)移到固體基片上的單分子膜和多分子膜　　1.2.1　Langmuir?Blodgett 膜　　1.2.2　制膜的基本過(guò)程　　1.2.3　成膜方式　　1.2.4　制膜裝置和轉(zhuǎn)移方式　1.3　自組裝膜　　1.3.1　概述　　1.3.2　自組裝膜的制備　　1.3.3　自組裝膜的分類　　1.3.4　自組裝單層膜　1.4　層層自組裝技術(shù)　1.5　雙分子類脂膜　　1.5.1　概述　　1.5.2　雙層類脂膜的形成　　1.5.3　雙分子類脂膜的物理性質(zhì)　　1.5.4　支撐BLMs作為器件和傳感器　參考文獻(xiàn)第2章　有序分子膜結(jié)構(gòu)表征　2.1　電化學(xué)表征　2.2　譜學(xué)表征方法　　2.2.1　X射線光電子能譜　　2.2.2　紫外光譜法　　2.2.3　偏振紫外光譜　　2.2.4　紅外光譜表征　　2.2.5　熱脫附譜　　2.2.6　橢圓光度法　2.3　顯微技術(shù)表征　　2.3.1　光學(xué)顯微鏡　　2.3.2　電子顯微鏡　　2.3.3　原子力顯微鏡　參考文獻(xiàn)第3章　有序分子膜誘導(dǎo)生物礦化　3.1　有序分子膜模板　　3.1.1　成膜分子　　3.1.2　單分子層或多分子層　3.2　有序分子膜誘導(dǎo)生物功能晶體的生長(zhǎng)機(jī)制　　3.2.1　靜電相互作用　　3.2.2　晶格幾何匹配　　3.2.3　立體化學(xué)互補(bǔ)　　3.2.4　氫鍵作用　3.3　有序單分子膜誘導(dǎo)下晶體的成核及生長(zhǎng)的特征　　3.3.1　成膜物質(zhì)對(duì)同種晶體的晶面選擇性　　3.3.2　有序分子膜中分子的聚集態(tài)對(duì)晶體的選擇性　　3.3.3　同種成膜分子膜模板對(duì)不同結(jié)晶物種的選擇性　3.4　有序分子膜誘導(dǎo)生成的生物功能材料　　3.4.1　碳酸鈣　　3.4.2　磷酸鈣　　3.4.3　草酸鈣　　3.4.4　氨基酸　參考文獻(xiàn)第4章　有序分子膜修飾電極　4.1　有序分子膜修飾電極　　4.1.1　SAMs修飾電極　　4.1.2B　LMs 修飾電極　4.2　修飾電極的電催化作用　4.3　有序分子修飾電極的光電化學(xué)　參考文獻(xiàn)第5章　應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換的有序分子膜　5.1　半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換機(jī)理　　……第6章　有序分子膜技術(shù)組裝含黏土粒子功能復(fù)合膜第7章　Langmuir單層膜和LB多層膜技術(shù)構(gòu)建納米材料

章節(jié)摘錄

　　第1章 有序分子膜簡(jiǎn)介　　1.1 單分子膜及l(fā)angmuir-Blodgett膜的歷史發(fā)展　　早在古時(shí)候，人們就已觀察到滴在水面上的油滴會(huì)自動(dòng)地鋪展開來(lái)的有趣現(xiàn)象，并且作出了文字記載。漁民和航海家知道在有風(fēng)浪的天氣利用鋪展油膜的方法來(lái)平息海浪。歷史上第一次科學(xué)地考察油膜現(xiàn)象的是美國(guó)著名的國(guó)務(wù)活動(dòng)家和物理學(xué)家富蘭克林（BenjaminFranklin1706-1790）。1774年，他在給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的著名通信中生動(dòng)地描述了他在英國(guó)的不同水域鋪展油膜的實(shí)驗(yàn)。在英國(guó)Clapham公地的一個(gè)大的池塘里，一天，他看到風(fēng)吹水面很不平靜，他取出一勺調(diào)料油滴在池塘的水面上。他發(fā)現(xiàn)油自身會(huì)以驚人的速度很快地鋪滿大約半英畝的水面，此時(shí)水面平滑得像鏡子一樣。如果以他的觀察作為定量基礎(chǔ)，一勺調(diào)料油（2mL）鋪滿大約2000m2的水面，那么水面上一定鋪滿了接近1nm厚的油層。這就是人類有關(guān)單分子膜的最早科學(xué)實(shí)驗(yàn)記錄。　　最早提出單分子層的概念，并實(shí)驗(yàn)定量測(cè)定單分子層厚度的是19世紀(jì)末著名的科學(xué)家瑞利（L．Rayleigh，1842-1919）和泡克耳斯（A．Pockels，1862-1935）。1882年，年輕的德國(guó)科學(xué)家泡克耳斯設(shè)計(jì)了第一個(gè)研究單分子膜的裝置：涂有石蠟的方形瓷盤、可移動(dòng)的涂蠟障片及表面張力測(cè)定裝置。他發(fā)現(xiàn)鋪展在水表面上的脂肪酸分子膜，當(dāng)膜中每個(gè)脂肪酸分子占有的面積大于0.2 0nm2時(shí)，膜的表面壓很少變化，若其再繼續(xù)減少時(shí)，膜的表面壓則顯著降低。1890年，瑞利利用泡克耳斯的方法精確地測(cè)定了水表面上蓖麻油層的最小厚度是1nm，同年他在提交給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的科學(xué)論文中指出，如果油在水面上鋪展達(dá)到最大時(shí)，其應(yīng)為一個(gè)單分子層。這是化學(xué)史上首次提出單分子層的概念。

編輯推薦

　　可供化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、電子、材料等領(lǐng)域的科研人員以及高校教師、研究生參考。

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