有机分子在金属表面自组装的基本原理

以硫醇分子在金表面的自组装为例,综述了有机分子在金属表面自组装的基本原理,并以硫醇分子在单晶金表面自组装作为模型系统．证明了通过基底表面分子-分子以及分子-基底之间的相互作用,并控制基底的温度及覆盖可以获得分子簇、准一维排列和二维重叠的分子结构．     

金属表面配位化合物的自组装建构

烷基硫醇、巯基烷基磷酸基和羟胺基分子与Au、Ag、Ni、Pa、Pt、Cu等基底通过S-Au键等作用,在光滑的金属表面以稳定的化学吸附形式可以形成稳定有序的自组装膜（SAM）,该自组装膜具有良好的稳定性、有序性及结构可控性,因而在分子电子学、材料科学以及超分子化学研究领域展示了良好的应用前景。为了解决以自组装为基础的有机功能材料存在的结构缺陷问题,需要发展更有效的自组装途径,结合无机纳米材料和有机化合物,尤其是聚合物的复合材料将是配合物自组装研究和应用的重要方向。     

吸附在Au(100)、Au(110)和Au(111)表面的CTAB双分子层的结构和动力学性质的分子模拟

金纳米棒的各向异性生长常被认为是由于金表面吸附溴化十六烷基三甲基铵（CTAB）双分子层导致的。利用密度泛函理论（DFT）研究溴离子在（100）、（110）和（111）3种金表面上可能的吸附位点,根据它构建金表面CTAB双分子层模型,再利用分子动力学模拟方法研究这种烷基链互相交错排布的双分子层的结构。此外,动力学性质研究表明外层CTAB有着明显的横向扩散现象,而在法向上则出现上下起伏振动。相比较而言,在（111）表面上的双分子层结构的横向扩散和法向涨落更加显著。用外层单个CTA⁺脱离双分子层所需要的能量表征金表面CTAB双分子层的稳定性。结果表明（111）表面的CTAB双分子层的稳定性弱于其他两种金表面上的CTAB双分子层。认为这是因为（111）表面上的CTAB双分子层的排布密度相对较低,导致它相对于其他两种表面的双分子层有更高的扩散性和较低的稳定性。这可能是金纳米颗粒倾向于沿（111）表面生长的原因。     

高通量药物筛选中靶分子固定化数学物理模型的建立

通过对高能量药物筛选基本过程的分析,探索了靶分子固定化可能对筛选质量构成的影响.从分子相互作用看,实际的过程远较理想的情况复杂.分子间存在的静电力、疏水作用力及氢键力能对固定化的机理构成较大影响,甚至可能诱发多层吸附的固定化模式.基于固定化过程中可能存在的靶分子与靶分子、靶分子与微球、体相与表面相之间的相互作用,构筑了相应的数学物理模型,为实际的筛选工作提供了可参考的理论依据.     

2,4′-噻唑聚合物中整流现象的研究

以2,4′-聚噻唑,聚噻吩以及噻吩噻唑两嵌段聚合物分子为研究对象,利用第一性原理计算方法和非平衡格林函数理论,研究了分子极性对分子结器件的电输运性质的影响.计算结果表明,噻唑单元在输运方向上存在分子偶极矩,从而导致在含有噻唑单元的2,4′-聚噻唑和噻吩噻唑两嵌段聚合物的分子结中产生电流整流效应.两种分子结的整流比率分别达到38（2.0V）和24（1.4V）.通过对外场下能级的偏移和分子轨道在实空间扩展性变化的分析,对分子结中整流现象进行了详细的阐述.     

十甲基五元瓜环包结水分子的晶体结构

在酸性环境下,合成了十甲基五元瓜环（Me10Q[5]）与水分子形成的包结配合物晶体,该晶体形成了以Me10Q[5]为“胶囊体”、水分子为“胶囊”芯材及两个水分子为“胶囊盖”的“分子胶囊”结构,并通过分子间的氢键组装形成一维的超分子链结构实体。     

二元化合物在石墨表面的分子自组装

采用接触角测试及扫描隧道显微镜(STM)分析测试了二元化合物[C8-TPP-(ip)Ru(phen)2](ClO4)2在高定向裂解石墨衬底上形成的自组装膜.接触角测试结果显示自组装膜具有较强的疏水性.STM观测结果发现[C8-TPP-(ip)Ru(phen)2](ClO4)2在石墨表面形成两种不同畴界的自组装形式,并初步分析了其形成的原因.     

新型含氮、硫、氧配体及其超分子化合物的设计合成

以结构化学指导新型金属-有机纳米器件的合理合成和物理性能研究,探索它们的自组装规律,共设计合成了12个含N、S及COO^-基团的具有不同对称性和立体选择性的新颖大骨架多官能团柔性配体,以及由它们与金属离子自组装合成了18个新型金属-有机纳米笼、纳米管和配位聚合物,开辟了一条合成金属-有机纳米器件的新途经.其中,一个具有Oh对称的金属纳米笼,笼内体积超过1000 A³,可以同时容纳多种离子和小分子,是目前已测定单晶结构的金属纳米笼中容量最大的一个.而用金属离子把纳米管串联成的金属-有机纳米管则是国际上首例报道的结构有序无机-有机纳米管阵列;并创新性的采用低温溶剂热法合成了一个新颖的具有半导体和顺磁性质的Ni-巯基嘧啶二维层状聚合物和两个二维折叠格子状化合物;另外,用巯基嘧啶作为难溶盐CuCN的溶解模板,得到了国际上首例六角形CuCN大环化合物和另外一个新颖的类石墨层状CuCN化合物.过渡金属与多官能团配体通过配位键来驱动和引导自组装,形成具有均一尺寸和特定形状的金属-有机纳米器件,是当今化学与材料领域研究的前沿之一.而通过设计合成具有特定对称性和立体选择性的有机配体,并把它们与金属离子自组装形成具有纳米尺寸和特殊功能的纳米球和纳米管,更是在纳米科技、化学催化、分子吸附和光电磁等领域具有重要的科学意义和应用前景.     

演示DNA分子结构模型

1特点及用途(1)特点借用宏观的具体实图模拟微观的抽象结构,使抽象形象化,微观宏观化,能科学、生动、有趣的演示DNA分子结构。(2)用途①模拟DNA分子基本单位:脱氧核苷酸(4种碱基能直观展示)。②模拟DNA分子平面结构:由2条脱氧核苷酸链反向平行排列。③模拟DNA分子立体结构:平面     

NaX型沸石分子筛中吸附质分子对吸附热的QSAR研究

应用分子力学方法MM 和半经验量子化学AM1法得到了24种吸附质分子的优势构象,利用量子化学算法和分子图形学技术获得电子结构、几何结构和拓扑结构参数,并将这些参数与吸附质分子的吸附热相关联.结果表明:吸附质分子吸附热的大小与Na 与吸附质分子之间的相互作用能Ere、分子的极化率α和分子最低空轨道能EL的相关性较好,成功地建立了24种吸附质分子的构效关系式.     

铸铁中石墨生长过程的控制

采用液淬-热分析方法分析铸铁凝固初期石墨形态的演变。石墨的初始形态呈球团状,在不同的热力学条件和动力学条件下,将使石墨的球团状初始形态发生演变。在合金凝固过程中,一些非金属夹杂物质点可作为石墨结晶的异质核心,而对于尺寸较大的夹杂物,石墨能否在其表面上形核关键取决于夹杂物表面的性质和结构。     

有机共轭体系的设计与组装

本论文围绕有机共扼大π体系这一主题,利用共价键、配位键及弱相互作用如氢键、π-π堆积、亲水-疏水作用设计了一系列自组装超分子结构,在具有光电转换性能的给受体系、配位聚合物、光驱动的分子机器、空心胶囊等几个方面开展了一系列研究工作。     

采用扫描电化学显微镜和纳米电极研究电荷在液/液界面上的转移过程（英文）

应用扫描电化学显微镜研究电荷在液/液界面上的转移过程是目前电化学和电分析化学领域的研究热点之一。本文发展了一种制备金属纳米电极和SECM探头的方法.围绕着扫描电化学显微镜与纳米探头（金属、玻璃纳米管）的结合以及扫描电化学显微镜与极化的液/液界面的结合,本文研究了加速离子在可极化的液/液界面上的转移反应机理及其动力学,并对电子在液/液界面间的转移的Marcus理论做了较详细地探讨。     

溴苯封端的喹啉低聚酰胺螺旋折叠体分子的合成与聚集诱导发光性质

设计合成以溴苯封端的两个具有不同长度和不同侧链的喹啉低聚酰胺折叠体分子,并对化合物用紫外光谱、荧光光谱、原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）进行表征。结果显示,侧链对聚集态的形貌几乎没有影响,不同的形貌对荧光强度的影响较大。研究该化合物在THF-H₂O二元溶剂体系中和薄膜状态下的光致发光行为,结果表明此类化合物呈现聚集诱导发光（AIE）现象。化合物在THF溶液中几乎不发光,但在固态时的光致发光强度是在THF-H₂O二元溶剂体系中的数十倍。这种AIE现象是由折叠体分子稳定的螺旋结构抑制分子内单键的自由旋转和分子间的最紧密堆积所导致的,同时AIE效应受溶剂的影响较大。     

分子水平上研究地质流体的物理化学性质（英文）

研究地质流体的物理化学性质和地球化学行为是地球系统科学研究所面对的挑战性课题之一。与诸如实验和物理化学建模等传统研究方法相比,分子水平上的计算机模拟在解决极端条件下流体体系物理化学性质方面表现出明显的优势,成为定量研究地球内部不同层圈中地质流体特点及其作用规律的有效途径。本论文简要介绍了我们把计算机模拟技术应用到地质流体研究中的成果,主要可概括为：（1）利用蒙特卡罗计算机模拟方法,我们成功地模拟了地质流体体系相平衡和相变,取得了与实验一致的结果,从而在计算机上实现了相平衡研究,与花费昂贵的实验相比具有方法学上的先进性;（2）通过分子动力学模拟研究水的物理化学性质,我们把水的PVT数据从实验所允许的温压范围（温度小于1873.15 K、压力低于5万大气压）扩展到2000 K、20万大气压,并提出了一个适用于宽广温压条件下的状态方程;（3）通过分子动力学和蒙特卡罗模拟,我们建立了一个CO2分子模型,它能同时准确预测CO2的各种物理化学性质和行为（PVT性质、相平衡、潜热、结构性质和动力学性质）;（4）通过分子动力学模拟研究氯化锂在溶液中的离子水化和缔合性质,我们得到了与实验和量子力学模拟一致的结果,与此同时还揭示了离子水化和缔合过程的微观机制。     

超支化聚缩水甘油醚负载盐酸阿霉素纳米粒子的性能

以缩水甘油为单体,采用阴离子聚合法一步合成分子量为5 000的超支化聚缩水甘油醚（HPG）,将其作为药物载体负载盐酸阿霉素（DOX）。向载体中投入不同量的DOX,用扫描电子显微镜对载药纳米粒子进行表征,用荧光标准曲线测定法研究HPG对DOX的负载及释放性能。结果表明：HPG对DOX有较好的负载性能,载药量可达到7.25%,且具有一定的缓释性和靶向释放性,药物释放时间可持续20 h以上。用HPG作为药物载体具有很大的优势,为药物载体的应用提供了很好的依据。     

汶川地震滑坡在两个典型区域内的分布研究

汶川地震诱发了数以万计的滑坡.选择2个地震滑坡重灾区域(A/B),基于空间分析方法,对地震滑坡分布与地层岩性、坡度、高程、地震动峰值加速度以及发震断裂距离之间的关系进行统计分析.结果表明,研究区A内滑坡最易发岩组为石墨片岩、石英岩岩组,研究区B内滑坡最易发岩组为粉砂岩、砂岩、硅质岩岩组;2研究区内滑坡易发程度均随着坡度的增加而升高,A区的滑坡发生优势坡度为44°,B区为38°;滑坡发育与高程均存在一定的对应关系;滑坡分布与地震动峰值加速度没有明显的对应关系,但是与距离发震断裂具有良好的对应关系,且上盘滑坡发育程度明显高于下盘.     

分子伴侣、蛋白质聚集和大分子拥挤环境对蛋白质折叠的影响(英)

研究了细胞内存在的分子伴侣、蛋白质聚集和大分子拥挤环境对蛋白质折叠的影响.首先,发现分子伴侣GroEL与底物蛋白的结合有 半位 "和 全位"两种模式,它是由底物蛋白的分子形状、分子大小以及与GroEL的相互作用性质决定的.接着,发现两种不同的蛋白质一起复性时相互不干扰,提示细胞内蛋白质折叠可能不受其他蛋白聚集的影响;后又发现α 乳清蛋白的前熔球态不仅是分子伴侣也是蛋白质聚集体的作用对象.最后,研究大分子拥挤环境对蛋白质折叠热力学和动力学的影响,揭示了这种影响的复杂性和多样性.     

铒单离子磁体(C18H23Er)器件的自旋极化输运

研究单分子磁体的自旋极化输运性质。搭建由扫描隧道显微镜钴针尖、铒单离子磁体以及金（111）衬底所构成的分子器件模型。在小偏压下,计算铒单离子磁体在正立和倒立2种构型下的自旋极化电流曲线,发现此单分子磁体器件的隧穿磁电阻最高达120%,自旋过滤效率在70%~100%。对比2种构型下的整流比,发现倒立构型有较大的整流比。通过分析体系的透射谱、分子投影哈密顿量、器件投影态密度等,对上述物理效应的根源进行解释。     

网络课程在线测试系统的设计与实现

考虑到实际教学中为了增强教师监督环节,进一步加强检测功能,督促学生学习掌握知识,构建了本基于B/S模式的考试系统。系统采用智能的方式来生成试卷和批改试卷,试题定期更新、更换。本文主要阐述了系统的设计思想和实现方法。