環(huán)境刺激響應(yīng)有機(jī)小分子凝膠自組裝行為及形貌研究.pdf

1、有機(jī)小分子凝膠作為一種基于有機(jī)小分子之間非共價(jià)鍵相互作用（如氫鍵，π-π，親疏水，范德華力等）形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的微觀形貌，通過(guò)表面張力作用使整個(gè)溶劑體系凝膠化。作為一種新型的智能型軟材料，近年來(lái)人們對(duì)其產(chǎn)生了濃厚的興趣。因?yàn)橛袡C(jī)小分子凝膠對(duì)外界環(huán)境刺激具有獨(dú)特的響應(yīng)性，分子間通過(guò)各種弱相互作用的協(xié)同和競(jìng)爭(zhēng)形成多種多樣的微觀形貌，此類(lèi)材料將有可能在藥物緩釋?zhuān)?xì)胞培養(yǎng)，無(wú)機(jī)納米材料模板劑等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。本論文設(shè)計(jì)合成了三種有機(jī)小分子

2、凝膠因子，在此基礎(chǔ)上對(duì)有機(jī)小分子凝膠在外界環(huán)境刺激下所引起的成膠性能，微觀形貌，分子堆積方式的改變進(jìn)行了詳細(xì)的研究。全文包括以下四個(gè)部分:
　　1.大面積蜂窩狀納米結(jié)構(gòu)的制備
　　1)設(shè)計(jì)合成一種兩端分別是膽甾和金剛烷基團(tuán)，中間是萘酐和小肽的新型有機(jī)小分子凝膠因子，利用酰胺鍵的氫鍵，膽甾基團(tuán)的疏水作用和金剛烷基的空間位阻效應(yīng)制備出具有高度有序的空間納米結(jié)構(gòu)材料。
　　2)此種有機(jī)小分子凝膠因子可以使多種有機(jī)溶劑凝膠化并

3、且在不同的溶劑中形成的微觀形貌各有不同，其中在二氯甲烷溶液中可以形成大面積有序的蜂窩狀納米結(jié)構(gòu)。我們提出了由空心囊泡狀結(jié)構(gòu)向六方網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的形成機(jī)理。
　　2.通過(guò)超聲誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)空心囊泡狀到三維網(wǎng)絡(luò)狀納米結(jié)構(gòu)之間的可逆轉(zhuǎn)變
　　1)在工作1的基礎(chǔ)上，去掉萘酐基團(tuán)，通過(guò)加熱冷卻和超聲誘導(dǎo)的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微觀形貌的可控調(diào)節(jié)。
　　2)此種分子在20 mg/mL的乙醇溶液中通過(guò)加熱冷卻的方法并不能形成凝膠而是白色渾濁的沉淀

4、，此種沉淀的微觀形貌是空心球狀納米結(jié)構(gòu)。當(dāng)此溶液加熱全溶后經(jīng)過(guò)超聲處理即可形成白色凝膠，取少量樣品觀察發(fā)現(xiàn)形成的形貌是三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。
　　3)我們對(duì)空心球狀結(jié)構(gòu)和三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行了研究，提出了分子堆積方式在超聲誘導(dǎo)下發(fā)生改變從而引起微觀形貌變化的形成機(jī)理。
　　3.在同一體系中制備納米帶、納米線、納米管、納米球四種典型的微觀形貌
　　1)基于環(huán)糊精和金剛烷基之間的超分子相互作用，我們將環(huán)糊精引入到由含有金

5、剛烷基的有機(jī)小分子凝膠因子所形成的凝膠體系當(dāng)中。加入環(huán)糊精后，形貌由帶狀向纖維狀轉(zhuǎn)變，其中納米線的形貌高度均一，以平行方式緊密排列在一起，寬度約25納米，長(zhǎng)度達(dá)到幾微米，長(zhǎng)寬比可以達(dá)到1000∶1。進(jìn)一步向體系中加入水，納米線逐漸轉(zhuǎn)變成納米管和納米球。這樣我們?cè)谕惑w系中通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)分別制備出了納米帶，納米線，納米管和納米球狀的結(jié)構(gòu)形貌。
　　2)我們對(duì)機(jī)理的研究表明凝膠因子和環(huán)糊精之間的相互作用以及環(huán)糊精空腔的疏水作用是形貌演