小分子自组装形成纳米管的机理研究

作     者：张雅君 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋波

授予年度：2017年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 0702[理学-物理学] 

主      题：两亲性分子 自组装 纳米管 纳米片 纳米管形成机理 

摘      要：近年来,纳米材料因为在物理与化学方面的独特性质,已经成为各学科研究的热点。在众多纳米材料中,由于有机纳米管具有较大的长径比,易于化学修饰的内外表面以及中空的空间等特点,成为纳米材料中的明星。分子自组装是制备有机纳米管的重要方法。虽然研究者们已经实现了纳米管的多种应用,但是纳米管的形成机理仍然存在较大争议。一般认为自组装有机纳米管的形成机理主要有两种:一是螺旋机理,二是卷曲机理。我们在之前的工作中,已经证明在DMSO溶液中ABA11分子可以自组装形成纳米管。组装体从纳米片开始,经历了螺旋带的中间态,最终形成纳米管。在本工作中,我们进一步发现改变溶剂可以影响ABA11分子的组装路径。当用乙醇代替DMSO时,ABA11分子形成纳米管时不再经历螺旋结构的中间态,而是符合“卷曲形成管状结构的机理。随时间变化的透射电子显微镜（TEM）图像,原子力显微镜（AFM）图像截面分析以及X射线衍射（XRD）结果共同表明,在乙醇中,ABA11分子最初自组装形成了双分子层纳米片,随后在不同浓度下,ABA11分子的最终组装体有两种:一是在低浓度下,直接向上卷曲形成的纳米管;二是在高浓度下,堆叠形成的多层纳米片。此外,增加乙醇溶液中的水含量可以显著缩短形成组装体的时间。综合实验结果,可以得出结论:溶剂在纳米管的形成过程中起着非常重要的作用。