自組裝

自組裝過程並不是大量原子、離子、分子之間弱作用力的簡單疊加，而是若干個體之間同時自發的發生關聯並集合在一起形成一個緊密而又有序的整體，是一種整體的複雜的協同作用。分子自組裝是利用LB膜進行分子自組裝研究，是分子工程的重要研究內容。如利用生物親和力或基團間的鍵合力，藉助於掃描隧道顯微鏡(STM)的筆尖，將功能大分子嵌入LB膜表面，再用光聚合法，使其固定化，形成功能膜。

自組裝技術簡便易行，無須特殊裝置，通常以水為溶劑，具有沉積過程和膜結構分子級控制的優點。可以利用連續沉積不同組分，製備膜層間二維甚至三維比較有序的結構，實現膜的光、電、磁等功能，還可模擬生物膜，因此，近年來受到廣泛的重視。

自組裝的層/層沉積方式與氣相沉積有些相似，但氣相沉積是在高真空下使物質主要是可汽化的，能耐高溫的無機材料，尤其是金屬元素。而高分子不能夠汽化，所以是不適用的。反過來，高分子很適合於自組裝，通常得到的是兩種組分的複合膜，而氣相沉積製備的則通常是同一組分的單層膜。

自組裝製備超薄膜的技術，可用在自組裝導電膜，如有聚苯胺和聚噻酚的組裝膜等；也可用於電致發光器件的製備，如表面負性的CdSe粒子與聚苯乙炔(PPV)的前體組裝，得到納米級的PPV/CdSe膜，具有電致發光性質，隨著電壓改變，膜發光的強度連續可調，換用不同的組分可製備不同顏色的發光膜。另外，帶重氮基高分子的自組裝膜，在光、熱處理后膜間的弱鍵轉變為共價鍵，還可得到對極性溶劑穩定、能夠用於測定光－電轉換等功能的膜。

分子自組裝是在熱力學平衡條件下進行的分子重排過程，它的影響因素也多種多樣，主要有以下三個影響因素:

分子識別對分子自組裝的影響

分子識別可定義為某給定受體對作用物或者給體有選擇地結合併產生某種特定功能的過程，包括分子間有幾何尺寸、形狀上的相互識別以及分子對氫鍵、π π相互作用等非共價相互作用力的識別。利用分子彼此間的識別、結合特徵，從中挖掘高效、高選擇性的功能。若將具有識別部位的多個分子組合，彼此便尋找最安定、最接近的位置，並形成超過單個分子功能的高次結構的聚集體。在有機分子自組裝過程中控制組裝順序的指令信息就包含於自組裝分子之中，信息依靠分子識別進行。目前分子識別進一步應用於臨床藥物分析、模擬酶催化以及化學仿生感測器。為定性分離和設計提供更多的信息，也為加速分子發現提供潛能。

組分對分子自組裝的影響

組分的結構和數目對自組裝超分子聚集體的結構有很大的影響。吳凡等利用掃描軌道電鏡觀測了4 十六烷氧基苯甲酸(T1)和3,4,5 三取代十六烷氧基苯甲酸(T3)分子在石墨上形成的自組裝體系的結構，結果發現這兩種分子的自組裝排列結構有著很大的不同:T1分子形成的是有序的明暗相間的條隴狀結構，而T3分子形成的是密堆積結構。這說明組分結構的微小變化或組分的數目變化可能導致其參與形成的自組裝體結構上的重大變化。

溶劑對分子自組裝的影響

絕大多數對自組裝體系的研究都是在溶液中進行的，因而溶劑對自組裝體系的形成起著關鍵作用。溶劑的性質及結構上的不同都可能導致自組裝體系結構發生重大改變。任何破壞非共價鍵的溶劑，都可能會影響到自組裝過程的進行，包括溶劑的類型、密度、pH值以及濃度等。JosephM.Desimone用不同密度液態或超臨界態二氧化碳作為溶劑時，考察對兩性共聚分子的自組裝的形成的影響，結果發現在CO2溶劑密度低於0 82g cm3時,CO2相和高分子相是獨立存在的：當CO2溶劑密度增加時，高分子溶解，成為低聚物(半徑2～4nm);當密度到達一定值時，低聚物團聚成球形顆粒。由此可知溶劑的密度對自組裝確實有一定的影響。

大分子自組裝屬超分子化學和高分子科學的交叉學科，是當今化學和材料科學發展的前沿，也是孕育先進材料的搖籃。它的主要研究內容是高分子之間或高分子與小分子間或高分子與納米粒子之間通過非共價鍵的相互作用，進行自組裝而實現不同尺度上的規則結構。

近年來，我國科學家在此領域取得了重要的研究進展。本書總結了國內外相關研究的實驗和理論兩方面的重要成果，特別著重於我國科學家的富有特色的新成就。本書內容包括嵌段共聚物在本體和溶液中的自組裝，此類自組裝體的化學演化，高分子自組裝的非嵌段共聚物路線，自組裝結構的固定化，以及含有納米粒子、表面活性劑等體系的自組裝等。本書可供從事高分子科學、超分子化學、材料化學和物理、膠體和界面化學及生物材料等相關領域的科研人員及研究生閱讀和參考。