两亲分子的自组装体系及其应用
王恺王荻娜郭政铎曹烨
早在2500年前，人们就发现了肥皂的去污作用。近代的研究证明，这是因为脂肪酸盐分子中既有亲水的羧基，又有疏水的长脂肪族碳链，能包裹着亲脂污物进入水相。像脂肪酸盐这样，分子中同时具有强极性的亲水头部和弱极性的疏水尾部的分子，称为两亲分子。其
中大部分具有降低水溶液表面张力的作用，又被称为表面活性
剂。
常见的表面活性剂根据亲水基的不同，一般可分为阳离子
型、阴离子型、以及非离子型。阳离子型一般为羧酸、磺酸、膦酸盐类；阴离子型多数为季铵盐；非离子型的亲水基一般是聚乙二醇链，或是含大量氧、氮原子的基团。而疏水部分一般是一个较长的烃基，包括脂肪族长链，带脂肪族侧链的芳环，或者形状细长的脂肪族稠环（如甾环）等。
两亲分子中疏水的尾部，在极性溶剂中倾向于远离溶剂分子，而亲水的头部则相反。因此，在极性溶剂（如水等）中，它们会尽量聚集成团簇，头部向外，尾部团在内部。这就是所谓的胶束（micelle，亦称胶团）。形成胶束所需的两亲分子的最低浓度，称为临界胶束浓度（critical micelle concentration，cmc）。若浓度在cmc以下，则不足以形成完整的团状结
构，两亲分子单独，或成小簇
状分散在溶液中。胶团的形貌
根据两亲分子本身的特性以
及浓度而定。可能形成球状、
棒状、层状、双层囊泡状，等
等。一般说来，随着分子尾部
/头部的比例的上升，胶束的
形状会由球状变为棒状，之后
变为层状；溶液浓度的升高也
会造成相似的影响。胶束浓度
高，胶束间距离小时，将由于
互相排斥而趋向于均匀分布，
从而形成一定的二级结构；比
如球状胶束就可能形成类似于面心或六方密堆积的结构。
既然形成胶束的基础是亲水——疏水的互斥作用，那么
容易推想，若将合适的两亲分子分散于非极性的溶剂中，就有
可能形成疏水端在外，亲水端在里，形似胶束，但排列方向相
反的团簇，这被称为反胶束。
从古老的肥皂到如今众多人工设计合成的表面活
性剂，两亲分子的应用范围也被广泛地扩展。尤其是
它这种在纳米尺度上自组装的性质，正是当今研究的
前沿。
例如合成用作催化剂载体的介孔或大孔SiO2，一
个有效的方法，是选择适当的表面活性剂，在水相中组成基本等径的棒状胶束。其直径取决于表面活性剂分子头部与尾部的大小。而胶束间由于互斥，将作规则的等距排列。以之作为模板，将硅酸盐水解生成的SiO2?xH2O填充在其间的空隙中，再使之脱水聚合而定型，之后高温灼烧，表面活性剂分解，形成具有规则排列的等径孔道的SiO2。
再如溶液中沉淀反应制备纳米颗粒。简单想来就是控制溶液颗粒的体积。使用两亲分子在非极性溶剂中形成的反胶束就能达到这样的目的。选择不同的两亲分子可以形成不同体积的反胶团。将含有待沉淀离子的水相包裹在其中，就如同是一个个微小的反应容器。加入沉淀剂后，由于反胶团内部溶液量的限制，沉淀颗粒不能长大，就可以得到纳米级微粒。
事实上，大自然已经在长期的进化中产生了这样神奇
的分子，它就存在于每个细胞的细胞膜中。细胞膜的主要
成分——磷脂就是两亲分子。由于它具有两条很长的尾部，
因此形成的就是双层囊泡状结构。磷脂双分子层与一般的
胶束不同，还会随温度变化而发生相变。在温度上升的过
程中，原先类似于脂肪酸固体中规则排列的脂肪族碳链，
在热运动的作用下会从尾端逐渐分离，就像脂肪酸的熔化。其“熔点”可以通过增加不饱和脂肪酸的比例而下降。（由于顺式双键破坏了碳链间规则的排列，使堆积力下降）“熔化”前的双分子层性质类似凝胶，基本不能流动；而完全“熔化”将导致流动性过高，使蛋白质定位困难。这二者都不利于细胞的生理活动，因此须要将“熔程”拉长，这个就是胆固醇酯的作用。胆固醇细长的稠环部分能很好地插入磷脂层的脂肪链间，在温度下降时，稠环较大的体积将阻碍脂肪链堆积而凝固；温度上升时它又可以阻挡脂肪链过度的流动。因此胆固醇酯使磷脂双分子层维持在一个半熔化的状态，使细胞膜的正常功能在较宽的温度范围内得以实现。
有机小分子可以有亲水和疏水的区别，高分子亦然。纯烃类的聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯，具有极强的疏水性。而分子中含大量氧、氮原子的聚合物，如聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等，具有较强的极性，表现出亲水性。如果将不同性质的高分子链连接起来，形成所谓的嵌段共聚物，就使一条高分子链上既含亲水部分，也含疏水部分，如同小分子量的两亲分子一样。同样的，当这样的高分子溶于合适的溶剂中时，也会形成类似普通胶束的结构，但这样的胶束在直径上可以远远大于普通的胶束，甚至达到微米量级。例如聚苯乙烯（PS）与聚乙烯基吡啶（PVP）构成的嵌段共聚物，当其溶于甲苯时，就可以形成聚苯乙烯在外，聚乙烯基吡啶在里的反胶束结构。
这样的嵌段共聚物也可以用在纳米颗粒合成中。例如可以将氯金酸加入上述反胶束中。由于PVP段吡啶基团的碱性，氯金酸将进入反胶束内部。而后加入肼等还原剂，反胶束内部就会生成纳米尺度的金微粒。
另外一个例子，用丙烯酸酯与含苯基丁二烯结构的单体嵌段共聚，得到普通的嵌段共聚物，而后将其溶于适当的非极性溶剂，于是形成了类似于前面所说过的棒状胶束，之后用紫外线照射，疏水片断间由于光引发的双键二聚而形成交联。这就等于将溶液中胶束排列的
状态固定了下来。再通过一系列的反应，将处于棒状胶束内部的聚丙烯酸酯片断侵蚀掉，同时在孔壁上留下诸如羧基等活性基团。而后在这些基团的帮助下，在柱状的孔洞中合成特定的无机物质。最后高温烧灼，聚合物分解，残留物就是柱状纳米颗粒。
其实嵌段共聚物的自组装不一定只发生于溶液中。在固态的嵌段聚合物中，由于亲水—疏水的互斥作用，性质不同的片断会趋向于分别团聚。这在原理上和溶液中胶束的形成是相同的。比例较高的聚合物片断作为连续相，比例较低的片断在其中形成类似于胶束的规则的自组装结构。其结构和性质都与溶液中的相似，就不再多说了。
两亲分子是极性和非极性，亲水和疏水两个矛盾的统一，但它的用途可不仅仅局限在同一这两个矛盾上，就连单相的反应也可以应用两亲分子的自组装来获得想要的结果（如上所说）。这里我们只讲了作微小反应容器的应用，事实上还有好多用途（如浮选，增溶，etc），可能还有好多应用现在还没有被发现，让我们都翘首以待，看看这种神奇的分子究竟能带给世界多少惊喜。
参考文献：
（1）高分子液晶，吴大成等著，四川教育出版社
（2）36届国际化学奥林匹克竞赛预备题
（3）https://www.doczj.com/doc/f89899969.html,6章界面化学.ppt
分子自组装原理及应用 【摘要】：分子自组装在生物工程技术上的建模、分子器件、表面工程以及纳米科技领域已经有很广泛的应用。在未来的几十年中,分子自组装作为一种技术手段将会在新技术领域产生巨大的影响。在这篇文章里,我们介绍了分子自组装技术的定义、基本原理、分类、影响因素、表征手段等,并阐述了分子自组装技术目前的研究进展,展望了分子自组装技术的应用前景。 【关键词】分子自组装；自组装膜 1前言 分子自组装是分子与分子在一定条件下,依赖非共价键分子间作用力自发连接成结构稳定的分子聚集体的过程。通过分子自组装我们可以得到具有新奇的光、电、催化等功能和特性的自组装材料,特别是现在正在得到广泛关注的自组装膜材料在非线性光学器件、化学生物传感器、信息存储材料以及生物大分子合成方面都有广泛的应用前景,受到研究者广泛的重视和研究。 2分子自组装的原理及特点 分子自组装的原理是利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别,相互通过非共价作用形成具有特定排列顺序的分子聚合体。分子自发地通过无数非共价键的弱相互作用力的协同作用是发生自组装的关键。这里的“弱相互作用力”指的是氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、ππ堆积作用、阳离子π吸附作用等。非共价键的弱相互作用力维持自组装体系的结构稳定性和完整性。并不是所有分子都能够发生自组装过程,它的产生需要两个条件:自组装的动力以及导向作用。自组装的动力指分子间的弱相互作用力的协同作用,它为分子自组装提供能量。自组装的导向作用指的是分子在空间的互补性,也就是说要使分子自组装发生就必须在空间的尺寸和方向上达到分子重排要求。 自组装膜的制备及应用是目前自组装领域研究的主要方向。自组装膜按其成膜机理分为自组装单层膜(Self- assembled monolayers , SAMs和逐层自组装膜(Layer -by – layer self-assembled membrane)。如图1所示,自组装膜的成膜机理是通过固液界面间的化学吸附,在基体上形成化学键连接的、取向排列的、紧密的二维有序单分子层,是纳米级的超薄膜。活性分子的头基与基体之间的化学反应使活性分子占据
微机备自投装置的基本原理及应用 本文介绍了微机线路备自投保护装置特性和应用中的供电方式，阐述其应用于母联备自投工作和线路备自投的工作原理及备自投保护装置运行条件及动作条件。 备自投保护供电方式技术条件 1.引言 随着我国人民生产生活的现代化程度日益提高，人们对电力的需求和依赖程度也在倍增，对电能质量的要求也更加严格，供配电在各个领域也不断向自动化、无人值守、远程控制、不间断供电的目标迈进。有些电力用户尤其对不间断供电的要求显得更加突出。我国的电力供应主要还是依靠国家电网供电，电力缺口也在不断增大，尤其在用电高峰期缺电现象严重，为此很多大型企业便自建电厂或配备发电机，因此各种电源的相互切换，保证电源的不间断供电和供电的高可靠性成了现代配电工程中保护和控制回路的重要部分。在GB50062 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中的第十一章也明确规定了备用电源和备用设备的自动投入的具体要求。 微机线路备自投保护装置使系统自动装置与继电保护装置相结合，是一种对用户提供不间断供电的经济而又有效的技术措施，它在现代供电系统中得到了广泛的应用。在此只对微机线路备自投保护装置在电力系统中两种备自投方式和基本原理进行探讨。
微机线路备自投保护装置（以下简称备自投）核心部分采用高性能单片机，包括CPU模块、继电器模块、交流电源模块、人机对话模块等构成，具有抗干扰性强、稳定可靠、使用方便等优点。其液晶数显屏和备自投面板上所带的按键使得操作简单方便，也可通过RS485通讯接口实现远程控制。装置采用交流不间断采样方式采集到信号后实时进行傅立叶法计算，能精确判断电源状态，并实施延时切换电源。备自投具有在线运行状态监视功能，可观察各输入电气量、开关量、定值等信息，其有可靠的软硬件看门狗功能和事件记录功能。 产品在不同的电压等级如110kV、10kV、0.4kV系统的供配电回路中使用时需要设定不同的电气参数，在订货时必须注明。在选择备自投功能时则一定不可以投入低电压保护，以免冲突引起拒动或误动。 变配电站备自投有两种基本的供电方式。第一种如图1所示母联分段供电方式，母联开关断开，两个工作电源分别供电，两个电源互为备用，此方式称为母联备自投方式。第二种如图2所示双进线向单母线供电方式，即由一个工作电源供电，另一个电源为备用，此方式称为线路备自投方式。
浅谈超分子化学的应用及前景展望 超分子化学是基于冠醚与穴状配体等大环配体的发展以及分子自组装的研究和有机半导体、导体的研究进展而迅速发展起来的，它包括分子识别、分子自组装、超分子催化、超分子器件及超分子材料等方面。其中分子识别功能是其余超分子功能的基础。超分子学科的应用主要是围绕它的主要功能－识别、催化和传输来进行开发研究。 1987年，莱恩(Lehn J. M.)、克拉姆(Cram D. J.)和彼得森(Perterson C. J.)三位化学家以其对发展和应用具有特殊结构的高分子的巨大贡献而获得诺贝尔化学奖。莱恩在获奖演讲中，首次提出了“超分子化学”的概念。同时克拉姆创立和提出了主—客体化学理论，彼得森则发展和合成出大批具有分子识别能力的冠醚。至此，以“超分子化学”为名称的新的化学学科蓬勃地发展起来，并以其新奇的特性吸引了全世界化学家的关注和热衷。近年来Supramolecular Chemistry杂志的创立说明超分子化学作为化学学科的一个独立的分支，已经得到世界各国化学家的普遍认同。 目前超分子化学的理论和方法正发挥着越来越重要的作用，该学科的研究不仅与各化学分支相结合，又与物理学、信息学、材料科学和生命科学等紧密相关。在与其他学科的交叉融合中，超分子化学已发展成了超分子科学。超分子科学涉及的领域极其
广泛，它不仅包括了传统的化学(如有机化学、分析化学等)，而且还涉及材料科学、信息科学和生命科学等学科。由于超分子学科具有广阔的应用前景和重要的理论意义，超分子化学的研究近十多年来非常活跃。涉及的应用包括：在化学药物方面的研究与应用，在光化学上的应用，在压电化学传感器中的应用，识别作用（酶和受体选择性的根基）的应用，在有机半导体、导体和超导体以及富勒烯中的应用，作为分子器件方面的研究，在色谱和光谱上的应用，催化及模拟酶的分析应用，在分析化学上的应用等等。 超分子化学在药物开发中的应用研究是国际学术界和工业界共同关注的一个热点。药物分子和其它有机分子通过氢键作用结合在一起形成的药物超分子化合物,可有效改善药物的溶解度、生物利用度等性质,成为药物制剂的一个新选择。超分子药物化学是超分子化学在药学领域的新发展。该领域发展迅速，是一个新兴的交叉学科领域，正在逐渐变成一个相对独立的研究领域。迄今已有许多超分子化学药物应用于临床，其效果良好。更多的超分子体系正在作为候选药物进行临床研究开发。超分子化学药物因具有良好的稳定性、安全性、低毒性、不良反应少、高生物利用度、消除药物异味、克服多药耐药、药物靶向性强、多药耐药性小、生物相容性好、高疗效以及开发成本低、周期短、成功可能性大等诸多优点而备受关注，在抗肿瘤、抗炎镇痛、抗疟、抗菌、抗真菌、抗结核、抗病毒、抗癫痫、作为心血管和磁共振
Self-Assembly & Self-Organization Fluid Crystallization Self-Assembly Lab & Arthur Olson Fluid Crystallization, exhibited as part of the 2013 Architectural League Prize Exhibition, is a project that investigates hierarchical and non-deterministic self-assembly with large numbers of parts in a fluid and turbulent environment. Three hundred and fifty hollow spheres were submerged in a 200-gallon glass water-filled tank. Armatures, modeled after carbon atoms, followed intramolecular covalent bonding geometries within atoms. Intermolecular structures formed as spheres interacted with one another in 1, 2, or 3-Dimensional patterns. The highly dynamic self-assembly characteristic of the system offers a glimpse at material phase-change between crystalline solid, liquid, and gaseous states. Turbulence in the water introduced stochastic energy into the system, increasing the entropy and allowing structures to self-assemble; thus, transitioning between gas, liquid, and solid phases. Polymorphism could be observed where the same structures could solidify in more than one crystalline form, demonstrating the versatile nature of carbon as a building block for life. Fluid Crystallization
分子自组装原理及应用 毛薇莉无机专业MG0424012 【摘要】分子自组装在生物工程技术上的建模、分子器件、表面工程以及纳米科技领域已经有很广泛的应用。在未来的几十年中,分子自组装作为一种技术手段将会在新技术领域产生巨大的影响。在这篇文章里,我们介绍了分子自组装技术的定义、基本原理、分类、影响因素、表征手段等,并阐述了分子自组装技术目前的研究进展,展望了分子自组装技术的应用前景。 【关键词】分子自组装;自组装膜 1前言 分子自组装是分子与分子在一定条件下,依赖非共价键分子间作用力自发连接成结构稳定的分子聚集体的过程[1]。通过分子自组装我们可以得到具有新奇的光、电、催化等功能和特性的自组装材料,特别是现在正在得到广泛关注的自组装膜材料在非线性光学器件、化学生物传感器、信息存储材料以及生物大分子合成方面都有广泛的应用前景,受到研究者广泛的重视和研究。 2分子自组装的原理及特点 分子自组装的原理是利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别,相互通过非共价作用形成具有特定排列顺序的分子聚合体[2]。分子自发地通过无数非共价键的弱相互作用力的协同作用是发生自组装的关键。这里的“弱相互作用力”指的是氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、ππ堆积作用、阳离子π吸附作用等。非共价键的弱相互作用力维持自组装体系的结构稳定性和完整性[3]。并不是所有分子都能够发生自组装过程,它的产生需要两个条件[4]:自组装的动力以及导向作用。自组装的动力指分子间的弱相互作用力的协同作用,它为分子自组装提供能量。自组装的导向作用指的是分子在空间的互补性,也就是说要使分子自组装发生就必须在空间的尺寸和方向上达到分子重排要求。 自组装膜的制备及应用是目前自组装领域研究的主要方向。自组装膜按其成膜机理分为自组装单层膜(Self- assembled monolayers , SAMs和逐层自组装膜(Layer -by – layer self-assembled membrane)。如图1所示,自组装膜的成膜机理是通过固液界面间的化学吸附,在基体上形成化学键连接的、取向排列的、紧密的二维有序单分子层,是纳米级的超薄膜。活性分子的头基与基体之间的化学反应使活性分子占据基体表面上每个可以键接的位置,并通过分子间力使吸附分子紧密排列。如果活性分子的尾基也具有某种反应活性,则又可继续与别的物质反应,形成多层膜,即化学吸附多层膜。自组装成膜较另外一种成膜技术ＬａｎｇｍｕｉｒＢｌｏｄｇｅｔｔ(ＬＢ)成膜具有操作简单,膜的热力学性质好,膜稳定的特点,因而它更是一种具有广阔应用前景的成膜技术。另外,根据膜层与层之间的作用方式不同,自组装多层膜又可分为两大类,除了前面所述基于化学吸附的自组装膜外,还包括交替沉积的自组装膜。通过化学吸附自组装膜技术制得的单层膜有序度高,化学稳定性也较好。而交替沉积自组装膜主要指的是带相反电荷基团的聚电解质之间层与层组装而构筑起来的膜,这种 膜能把膜控制在分子级水平,是一种构筑复合有机超薄膜的有效方法。
分子自组装原理及应用 分子自组装的原理及特点： 分子自组装的原理是利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别,相互通过非共价作用形成具有特定排列顺序的分子聚合体。分子自发地通过无数非共价键的弱相互作用力的协同作用是发生自组装的关键。这里的“弱相互作用力”指的是氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、ππ堆积作用、阳离子π吸附作用等。非共价键的弱相互作用力维持自组装体系的结构稳定性和完整性。并不是所有分子都能够发生自组装过程,它的产生需要两个条件:自组装的动力以及导向作用。自组装的动力指分子间的弱相互作用力的协同作用,它为分子自组装提供能量。自组装的导向作用指的是分子在空间的互补性,也就是说要使分子自组装发生就必须在空间的尺寸和方向上达到分子重排要求。 自组装膜的制备及应用是目前自组装领域研究的主要方向。自组装膜按其成膜机理分为自组装单层膜(Self- assembled monolayers , SAMs和逐层自组装膜(Layer -by –layer self-assembled membrane)。如图1所示,自组装膜的成膜机理是通过固液界面间的化学吸附,在基体上形成化学键连接的、取向排列的、紧密的二维有序单分子层,是纳米级的超薄膜。活性分子的头基与基体之间的化学反应使活性分子占据基体表面上每个可以键接的位置,并通过分子间力使吸附分子紧密排列。如果活性分子的尾基也具有某种反应活性,则又可继续与别的物质反应,形成多层膜,即化学吸附多层膜。自组装成膜较另外一种成膜技术ＬａｎｇｍｕｉｒＢｌｏｄｇｅｔｔ(ＬＢ)成膜具有操作简单,膜的热力学性质好,膜稳定的特点,因而它更是一种具有广阔应用前景的成膜技术。另外,根据膜层与层之间的作用方式不同,自组装多层膜又可分为两大类,除了前面所述基于化学吸附的自组装膜外,还包括交替沉积的自组装膜。通过化学吸附自组装膜技术制得的单层膜有序度高,化学稳定性也较好。而交替沉积自组装膜主要指的是带相反电荷基团的聚电解质之间层与层组装而构筑起来的膜,这种膜能把膜控制在分子级水平,是一种构筑复合有机超薄膜的有效方法。 分子自组装体系形成的影响因素： 分子自组装是在热力学平衡条件下进行的分子重排过程,它的影响因素也多种多样,主要有以下三个影响因素: 1 分子识别对分子自组装的影响 分子识别可定义为某给定受体对作用物或者给体有选择地结合并产生某种特定功能的过程,包括分子间有几何尺寸、形状上的相互识别以及分子对氢键、ππ相互作用等非共价相互作用力的识别。利用分子彼此间的识别、结合特征,从中挖掘高效、高选择性的功能。若将具有识别部位的多个分子组合,彼此便寻找最安定、最接近的位置,并形成超过单个分子功能的高次结构的聚集体。在有机分子自组装过程中控制组装顺序的指令信息就包含于自组装分子之中,信息依靠分子识别进行。目前分子识别进一步应用于临床药物分析、模拟酶催化以及化学仿生传感器。为定性分离和设计提供更多的信息,也为加速分子发现提供潜能。 2 组分对分子自组装的影响 组分的结构和数目对自组装超分子聚集体的结构有很大的影响。吴凡等利用扫描轨道电镜观测了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)分子在石磨上形成的自组装体系的结构,结果发现这两种分子的自组装排列结构有着很大的不同:Ｔ1分子形成的是有序的明暗相间的条陇状结构,而Ｔ3分子形成的是密堆积结构。这说明组分结构的微小变化或组分的数目变化可能导致其参与形成的自组装体结构上的重大变化。 3 溶剂对分子自组装的影响 绝大多数对自组装体系的研究都是在溶液中进行的,因而溶剂对自组装体系的形成起着关键作用。溶剂的性质及结构上的不同都可能导致自组装体系结构发生重大改变。任何破坏非共价键的溶剂,都可能会影响到自组装过程的进行,包括溶剂的类型、密度、ｐＨ值以及浓
自组装单分子膜的合成及其表征方法 1232230039 12材料化学2班龚赛赛 摘要：自组装分子膜的制备和表征是目前自组装研究领域的主要方向, 此文总结了现阶段分子自组装膜的主要制备方法, 并从扫描探针显微镜( SPM)、电化学、光谱学和接触角等方面综述了近几年来自组装单分子膜的表征方法的研究进展, 概述自组装分子技术的现状及发展趋势。 关键词：自组装单分子膜; 扫描探针显微镜; 表征研究 引言 自组装单分子膜( SAMs) 的制备技术与机理研究已成为当今科研工作者们的研究热点，例如: 腐蚀科学、界面科学、材料科学等许多领域。它的制备技术多样化，应用领域广泛化，工艺简单，成本低廉，是自组装技术的主要特点，但研究自组装分子膜的形状大小、结构方式、性能对比、致密性与稳定性等性质却离不开表征方法。科学研究中利用大量的表征技术，可以提高工作效率，节省劳动成本，同时也可以获得人肉眼所不能察觉的信息，因此选择恰当的表征技术、方法与表征参数是科研工作者需要亟待解决的问题。但关于自组装分子膜的表征技术等方面的文章在近几年内并不多见。 下面本文就对自组装的主要技术和表征等方面作综述。 1.分子自组装的主要技术 1.1 化学吸附的自组装膜技术 其方法为: 将附有某表面物质的基片浸入到待组装分子的溶液或气氛中, 待组装分子一端的反应基与基片表面发生自动连续化学反应。在基片表面形成化学键连接的二维有序单层膜, 同层内分子间作用力仍为范德华力。若单层膜表面具有某种反应活性的活性基, 再与其它物质反应, 如此重复构成同质或异质的
多层膜。其主要用于以图形化自组装膜( se lf- assemb ly: SA )为模板的纳米结构制备技术。SA 结合光辐射、微接触印刷、等离子体刻蚀等 方法获得了广泛应用。例如Taton K. S. 和Gu ireP. E.将水溶液里包含光敏二苯甲酮疏水嵌段和低分子量聚环氧乙烷亲水嵌段的二嵌段共聚物用紫外光照射后, 共聚物自发地以共价键吸附到疏水表面上, 自组装成可减少细菌粘附的生物涂覆材料的SAM。 1.2物理吸附的离子自组装膜技术 又称为分子沉积法, 是1991年德国Ma inz大学的Decher首先提出的。其原理为: 将表面带正电荷的基片浸入阴离子聚电解质溶液中, 因静电吸引, 阴离子聚电解质吸附到基片表面使基片表面带负电, 然后将表面带负电荷的基片再浸入阳离子聚电解质溶液中, 如此重复得多层聚电解质自组装膜。这样可制取有机分子与其它组分的多层复合超薄膜。如图1所示。该技术有较好的识别能力、生物相容性、导电性、耐磨性, 比之于化学吸附膜, 层与层之间较强作用力使稳定性大为提高[ 7] 。Judk insC. M. 等[ 8] 在碳电极表面自组装1, 1c- 桥联- 2,2c- 二吡啶盐离子, 发现产物与高氯酸盐通过离子作用可获得性质稳定的膜, 并用循环伏安法研究了膜的催化性质。Cordas C. M 等[ 9] 在金电极上自组装了三价卟啉铁二硫化物衍生物的单层膜, 并用称量分析法和椭圆光度法研究出具有电催化功能的改性电极。 1.3旋涂方法 旋涂方法是指将配制好的聚合物溶液滴加到高速旋转的底物表面形成薄膜。Kim等用旋涂方法在玻璃底物上得到不对称聚联乙炔的自组装膜, 并用红外光谱和介电光谱确证了自组装膜氢键网络结构。张榕本等[ 10] 也用旋涂方法在玻璃上得到二阶非线性的光学自组装膜, 用红外光谱, 原子力显微镜(AFM )及示差扫描量热法( DSC )研究了自组装结构的形成过程 1.4基底上的有机分子自组装 基底上的有机分子自组装是有机分子自组装的主要方法之一, 除了产生自组装膜外, 还可产生其它结构。根据基底的不同, 可分为: ( 1) 金属基底: 如重金属(金、银、铂等) 表面硫醇类或二硫化物的自组装。通过有机物某官能团与金属共价作用使有机物自组装成单分子膜。
自组装（self-assembly），是指基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质）自发形成有序结构的一种技术。在自组装的过程中，基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。自组装过程并不是大量原子、离子、分子之间弱作用力的简单叠加，而是若干个体之间同时自发的发生关联并集合在一起形成一个紧密而又有序的整体，是一种整体的复杂的协同作用。 自组装(self-assembly)为系统之构成元素(components；如分子)在不受人類外力之介入下，自行聚集、组织成规则结构的现象[1]，例如分子的结晶即是一种自组装现象。自组装程序的发生通常会将系统从一个无序(disordered)的狀态转化成一个有序(ordered)的狀态，其可以发生在不同的尺度，例如分子首先聚集成奈米尺寸的超分子单元(supramolecular unit；如界面活性剂分子自组装成微胞；如图一所示)，这些超分子单元间的作用力进而促使其在空间上做规则的排列(如微胞排列成体心立方之晶格)，而使系统具有一种阶级性结构(hierarchical structure)。自组装普遍存在於自然界中，如生物体的细胞即是由各种生物分子自组装而成；而运用各种分子之自组装亦是建构奈米材料非常重要的方法，这种所谓由下而上（bottom-up）的方法目前被广泛应用來制备具光、电、磁、感测、与催化功能的奈米材料 多分子自组装体化学 概述 分子聚集体化学是化学发展的新层次。分子聚集体化学以分子之间的弱相互作用及其协同效应为基础，自组装是创造具有新颖结构和功能的有序分子聚集体的重要手段。分子聚集体的化学为实现化学学科的知识创新提供了契机，同时它与物理、生物、材料等学科交叉融合，而成为产生新概念和高技术的重要源头之一。拟解决的关键科学问题：多层次、多组分的分子自组装及组装动态过程；分子间弱相互作用的加合性、协同性和方向性；分子聚集体中的电子转移、能量传递和化学转换。 研究内容 1、分子间相互作用的协同效应与自组装原理：通过多识别位点单体的组装，阐明分子间相互作用的加合性、协同性和方向性，建立二维及三维空间分层次组装的有效原理和方法。
超分子自组装材料的多尺度模拟研究方法 1.1引言 超分子化学是研究基于分子间非共价键相互作用而形成的具有一定结构和功能分子聚集体的化学，在与材料科学、生命科学、信息科学、纳米科学与技术等学科的交叉融合中，超分子化学已发展成超分子科学，是21世纪新概念和高技术的重要源头之一。相较于传统化学上所研究的共价键，超分子化学的研究对象是一些较弱且具有可恢复性的分子间相互作用，如氢键、金属配位、xπ堆积、疏水效应等，这些分子间弱相互作用是促进分子识别的关键，对超分子体系的分子识别和组装有着重要意义12。 超分子材料的性能取决于基本构筑单元的分子结构，在更大程度上依赖于这些构筑单元经过自组装得到的介观尺度聚集体的结构与相态，而自组装过程又是影响超分子聚集体结构及其功能的关键因素。超分子自组装过程的影响因素极其复杂，与传统凝聚态物质相比，超分子体系具有更高的流动性及环境依赖性，而正是体系热涨落及外部环境的约束性共同导致超分子体系的新行为，主宰体系演化的机制己从凝聚态物理传统的相互作用能量机制转变为动力学和熵效应的共同作用。外部影响因素或者体系自身的耗散作用能够驱动超分子体系自组装形成各种丰富的结构，从而具有不同的功能及应用范围。
超分子体系自身结构的特点使得体系演化速度慢、松弛时间谱分布宽4.例如，单链聚合物的空间尺度从化学键键长（100m）延伸到链旋转半径（103m），而相应的时间尺度从化学键的振动（10-15可延伸到整条聚合物链的松弛和扩散（105s）。如果考虑聚合物链之间的缠结效应，聚合物链的松弛时间会更长阿。超分子自组装过程也涵盖非常大的空间和时间尺度：超分子材料的形成需要从基本构筑单元的分子尺寸（10°m）过渡到典型有序功能结构的尺寸（10m），此外有序功能结构转变动力学往往发生在微秒或更长的时间尺度上10l对于超分子材料体系而言，由于实验手段的一些限制，许多情况下很难获得这些复杂分子结构在多个尺度上的结构及动力学性质。虽然计算机硬件和算法在近些年得到快速发展，计算机模拟已经成为在各个层面研究超分子自组装材料体系不可或缺的组成部分，但到目前为止还没有一种模拟方法能够同时描述超分子组装体系微观结构、介观组装形貌及宏观材料功能等多个尺度上的性质。因此建立有效的多尺度模拟方法，增强不同尺度模拟方法之间的衔接和信息传递是一项十分紧迫的任务，这也是发展多尺度模拟方法的核心目标。由于缺少单一的模拟方法应用于超分子材料体系的多尺度分析，因此发展多尺度模拟方法的主要任务是把不同尺度上的模拟方法进行完善，同时发展对这些单一尺度模拟方法进行有效连接的手段传统意义上的计算机模拟方法是 随着计算机的发明一起发展起来的。根据研究体系运动的确定性与否分为分子动力学方法21和蒙特卡罗方法1两大类。分子动力学方法是建立在经典力学基础之上，通过求解粒子的运动方程来模拟体系随
得分：_______ 南京林业大学 研究生课程论文2013 ～2014 学年第二学期 课程号：73421 课程名称：超分子化学 论文题目：超分子自组装及其应用的研究进展 学科专业：材料学 学号：3130161 姓名：王礼建 任课教师：李文卓 二○一四年六月
超分子自组装及其应用的研究进展 王礼建 （南京林业大学理学院，江苏南京210037） 摘要：分子自组装是近年来倍受重视的国际前沿课题，它将会极大促进信息、能源、生命、环境和材料科学等学科领域的发展，介绍了基于氢键、π键、配位键、双亲分子4种自组装体系，重点综述了这4种自组装体系在高分子合成领域中的最新进展，最后对超分子自组装的发展趋势做了展望。 关键字：超分子；自组装；应用；进展 Advances in supramolecular self-assembly and its applications WANG Li-jian (College of Science, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China) Abstract：Supramolecular self-assembly is a highly valued field in recent years, it will greatly promote the development of information, energy, life, environmental and materials science disciplines. This article describes four kinds of self-assembled system based on hydrogen bond, π bond, coordination bond and amphiphilic molecules. Mainly review its applications and research progress in the fields of supramolecular polymer synthesis. Finally make the prospects for its development. Key words: Supramolecular; self-assembly; application; Progress 1 超分子化学的概念 超分子化学简言之是研究各个分子间通过非共价键作用形成具有特定功能体系的科学。从而使化学从分子层次扩展到超分子层次。这种分子间相互作用形成的超分子组装体，带给人们许多认识上的飞跃，认识到分子已不再是保持物性的最小单位。也称为超分子化学(supermolecular chemistry)。超分子化学主要研究超分子体系中基元结构的设计和合成体系中弱相互作用。体系的分子识别和组装体系组装体的结构和功能以及超分子材料和器件等等。它是化学和多门学科的交叉领域。它不仅与物理学、材料科学、信息科学、环境科学等相互渗透形成了超分子科学，而更具有重要理论意义和潜在前景的是在生命科学中的研究和应用。例如生物体内小分子和大分子之间高度特异的识别在生命过程中的调控等。
分子自组装原理及应用 毛薇莉 无机专业 MG0424012 【摘 要】 分子自组装在生物工程技术上的建模、分子器件、表面工程以及纳米 科技领域已经有很广泛的应用。在未来的几十年中 ,分子自组装作为一种技术手段将 会在新技术领域产生巨大的影响。在这篇文章里 ,我们介绍了分子自组装技术的定 义、基本原理、分类、影响因素、表征手段等 ,并阐述了分子自组装技术目前的研究 进展,展望了分子自组装技术的应用前景。 【关键词】 分子自组装 ;自组装膜 - 、八 — 1前言 分子自组装是分子与分子在一定条件下 ,依赖非共价键分子间作用力自发连接 成结构稳定的分子聚集体的过程 [1] 。通过分子自组装我们可以得到具有新奇的光、 电、催化等功能和特性的自组装材料 ,特别是现在正在得到广泛关注的自组装膜材料 在非线性光学器件、化学生物传感器、信息存储材料以及生物大分子合成方面都有 广泛的应用前景 ,受到研究者广泛的重视和研究。 2 分子自组装的原理及特点 分子自组装的原理是利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段之间的分子 识别,相互通过非共价作用形成具有特定排列顺序的分子聚合体 [2] 。分子自发地通过 无数非共价键的弱相互作用力的协同作用是发生自组装的关键。这里的“弱相互作 用力”指的是氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、 n n 堆积作用、阳离子 吸附作用等。非共价键的弱相互作用力维持自组装体系的结构稳定性和完整性 并不是所有分子都能够发生自组装过程 ,它的产生需要两个条件 [4]:自组装的动力以 及导向作用。自组装的动力指分子间的弱相互作用力的协同作用 ,它为分子自组装提 供能量。自组装的导向作用指的是分子在空间的互补性 ,也就是说要使分子自组装发 生就必须在空间的尺寸和方向上达到分子重排要求。 自组装膜的制备及应用是目前自组装领域研究的主要方向。自组装膜按其成膜 机理分为自组装单层膜 (Self- assembled monolayers , SAMs 和逐层自组装膜 (Layer -by -layer self-assembled membrane)b 如图1所示，自组装膜的成膜机理是通过固 液界面间的化学吸附 ,在基体上形成化学键连接的、取向排列的、紧密的二维有序单 分子层,是纳米级的超薄膜。活性分子的头基与基体之间的化学反应使活性分子占据 基体表面上每个可以键接的位置 ,并通过分子间力使吸附分子紧密排列。如果活性分 子的尾基也具有某种反应活性 ,则又可继续与别的物质反应 ,形成多层膜,即化学吸附 多层膜。自组装成膜较另外一种成膜技术Langmuir Blodgett ( L B )成膜具有操作简单，膜的热力学性质好，膜稳定的特点，因而它更是一种具有广阔应 用前景的成膜技术。 另外,根据膜层与层之间的作用方式不同 ,自组装多层膜又可分为 两大类,除了前面所述基于化学吸附的自组装膜外 ,还包括交替沉积的自组装膜。 通过 化学吸附自组装膜技术制得的单层膜有序度高 ,化学稳定性也较好。而交替沉积自组 装膜主要指的是带相反电荷基团的聚电解质之间层与层组装而构筑起来的膜 ,这种 膜能把膜控制在分子级水平 ,是一种构筑复合有机超薄膜的有效方法。 n [3]。
看自组装原理 《自然》杂志: 科学家发现普遍的自组装原理 邓邓州门户网04-22 自组装原理（英语：principles of universal self-assembly，或译自我组装原理），是用来形容一无序系统在没有外部的干预下，由个别部件间的互动，如吸引和排斥或自发生成化学键等，而组成一个有组织的结构的过程。近年来自组装原理特别吸引科技界注意，因它提供自下而上、可控制的方法组装原子或分子成较大的结构，从纳米结构到微型机器等。 自组装至少有三个特征使其成为一个独特的概念： 有序性：自组装结构必须比单独的组成部分有序性更高，无论是形状还是自组装实体进行的任何行为。相互作用：比如像凡德瓦力（Van der Waals）、毛细现象、π-π相互作用,、氢键（Hydrogen bond）等弱相互作用。它们决定了液体的物理性质、固体的可溶性、及生物膜的分子组装。组成结构：构建的基本单元不只包括原子、分子，还包括拥有不同化学构成、结构、功能的纳米级、微米级的结构。这些结构可以是通过传统化学反应形成，也可以是通过别的自组装而构成的。多年来，科学家们一直在寻找能够以相同方式构建细胞（复杂的生物）到晶体（更简单的无机材料）的自组装工作原理。现在，土耳其的一个科学家团队证明了在多种材料上起作用的通用自组装过程的基本原理，即从数个原子（大的量子点）到近100万亿个原子大的人体细胞。他们的研究成果在今天的《自然物理》杂志上。 研究人员说：“要启动自我组装，要么强迫系统交付特定结果，要么利用其内部动力来获得普遍结果。我们遵循了第二种方法。”研究人员不仅展示了大小结构和质量差异超过四个数量级的简单结构以及复杂结构的自组装。它们都遵循S 型曲线聚集在一起。奇怪的是，还观察到与S曲线的个体偏差遵循特雷西-维多姆分布的统计数据，该统计数据体现在多样的、社会的、经济的和物理的系统中。 看了文章 是用来形容一无序系统在没有外部的干预下，由个别部件间的互动，如吸引和排斥或自发生成化学键等，而组成一个有组织的结构的过程。是在变化的电磁力作用下工作的，电磁力分为引力和斥力，二者还是相互转换的。变化的电磁力使宇宙一切事件变化的力量。 所有的化学键、宇宙力都是变化的电磁力。
分子自组装的原理：是利用分子与分子或分子中某一片段与另一片段之间的分子识别,相互通过非共价作用形成具有特定排列顺序的分子聚合体。 分子自发地通过无数非共价键的弱相互作用力的协同作用是发生自组装的关键。 这里的“弱相互作用力”指的是氢键、范德华力、静电力、疏水作用力、ππ堆积作用、阳离子π吸附作用等 自组装的产生需要两个条件:自组装的动力以及导向作用。自组装的动力 指分子间的弱相互作用力的协同作用,它为分子自组装提供能量。自组装的导向作用指的是分子在空间的互补性,也就是说要使分子自组装发生就必须在空间的尺寸和方向上达到分子重排要求。 分子自组装是在热力学平衡条件下进行的分子重排过程,它的影响因素主要有 三种： 1.分子识别对分子自组装的影响:分子识别可定义为某给定受体对作用物 或者给体有选择地结合并产生某种特定功能的过程,包括分子间有几何 尺寸、形状上的相互识别以及分子对氢键、ππ相互作用等非共价相互 作用力的识别 2.组分对分子自组装的影响:组分结构的微小变化或组分的数目变化可能 导致其参与形成的自组装体结构上的重大变化 3.溶剂对分子自组装的影响: 溶剂的性质及结构上的不同都能导致自组装 体系结构发生重大改变。任何破坏非共价键的溶剂,都可能会影响到自组 装过程的进行,包括溶剂的类型、密度、ｐＨ值以及浓度 多肽自组装可以分为自发型自组装和触发型自组装： 1.触发型多肽自组装是指通过改变外界环境如温度、pH、离子浓度等引导的自 组装。这类自组装具有可逆性, 为多肽自组装技术的潜在应用提供了良好的可控性。多肽自组装主要包括温度敏感、pH 敏感、光敏感以及配体-受体敏感等类型的自组装. 2.自发型自组装是指多肽溶解在水溶液中后, 可以自发地形成组装体. 3.二者都是基于二级结构如α-螺旋(α-helix)、β-折叠(β-sheet)的形成或者其自 身分子结构的两亲性.
超分子分子自组装 摘要简单介绍基于氢键、主客体化学、以及金属配位作用形成超分子聚合物 的研究进展，着重概述r金属配位超分子聚合物的形成、特点及其与异电荷物质的静电自纽装。 Yin Guanggen (Lightchemical engineer of Nanjing University of Technology P080418) Abstract: Brief based on hydrogen bonding, host-guest chemistry, and metal coordination supramolecular polymer formed by the research progress, focusing on an overview of r metal coordination supramolecular polymer formation, features and materials with different electrostatic charge from the New York installation. 最近10年，超分子聚合物作为一种通过非共价键形成的自组装的高分子在 高分子和小分子自组装领域备受瞩目。顾名思义，这类分子具有超分子和聚合 物的双重特点。说它是超分子，是因为这类分子是由小分子单体通过氢键、主 客体化学、配位键等非共价键连接而成的分子自组装结构；ig它是高分子，是 因为这样的自组装结构拥有数量众多的重复单元，就像由许多结构基元聚合而 成的高分子一样。不同的是，传统的高分子一般是在引发剂存在下，在一定温 度和压力下通过聚合反应形成的，其聚合物骨架是由共价键连接的单体形成的。而超分子聚合物多为具有双官能团的单体在合适的溶剂中通过分子自组装自发 形成的，不需要任何引发剂。由非共价键首尾连接的小分子单体构成了聚合物 骨架。超分子聚合物骨架中非共价键的存在，使得这类分子的聚合与解聚可以 非常容易地发生，这赋予了这类物质独特的机械、电子以及光学性质。本文介 绍氢键、主客体化学以及配位作用驱动的超分子聚合物的形成及特点，并着重 介绍金属配位超分子聚合物，以及基于金属配位超分子聚合物的高级静电自组 装 1氢键诱导的超分子聚合物——可自愈及修补的高分子 氢键诱导形成的超分子聚合物一般发生在两个能够形成多重氢键的分子体系。两个分子中至少有两对互为对方的质子给体和受体的官能团，每个官能团 都能与对方分子的官能团形成多重氢键。超分子化学的开创者Lehn及其合作者?利用氢键形成的榫卯结构在具有双官能团的ADA．ADA型质子给体与DAD—DAD型 质子受体的1 I 1混合体系中通过自组装形成6氢键连接的单体(A：Acceptor， 质子受体；D：Doner，质子给体)(如图lA所示)；这样的单体通过位于尾端的给-受体进一步进行自组装，最终形成高分子结构。其结构可用图1B表示。可以想象，如果分子中含有多个ADA或DAD基团，就可以形成交联的网络状高分子。此外，通过首尾交互形成的多重氢键也可以形成高分子状结构。Meijer等人[2o使用ADAD．DADA型单体四重氢键的协同与定向效应制备了聚合度很高的螺旋状超 分子聚合物 (图2)。当一个单体中含有3个这样的四重氢键结合单元时，形成的交联结构的超分子聚合物具有热塑性弹性体的性质，在90℃解体并熔化∞3(图
第一章 1 背景意义（引言） 材料在人类社会进步过程中有着特殊意义。从石器时代，青铜时代，铁器时代，到水泥/钢筋时代，再到硅时代，无一不体现出材料的重要作用。科学家预言，我们正步入纳米时代。 纳米是长度单位，原称毫微米，就是十亿分之一米或者说百万分之一毫米，略等于45个原子排列起来的长度。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，研究领域为结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。 现在纳米研究正在蓬勃展开。科学家们通过实验发现，在纳米尺度的结构有很多新现象，新特征，新技术。纳米电子器件有金属块，纳米陶瓷，纳米氧化物，纳米药物，纳米卫星，以后还有纳米化妆品、纳米电冰箱、纳米洗衣机、纳米布、纳米水等新产品问世。 过去几十年间，微电子和计算机技术被广泛运用。内存的容量和运行速度以幂指数式增长。这种增长机制正是通过降低芯片的尺寸来实现的。目前，为满足客户需求，芯片尺寸已降低到100nm以内。在生物医学和人类健康领域，为了更好的诊断和治疗，纳米探测器，纳米抗体，纳米药物的研究正蓬勃展开。 在纳米尺度上实现材料表面结构和性质的加工或图案化，对现代技术的发展和理论的应用有着重要的意义，特别是新型微小结构的成功构造或现有结构的微型化。微加工或图案化技术，除了对微电子
技术中的集成电路、信息存储器件、微机电系统有巨大推动作用外，还对小型传感器、机械材料、生物载体和微型光学元件等的响应速度、成本、能耗和性能有优化作用。与此同时，纳米技术的发展和应用融合了多门传统学科，相继衍生出多种学科门类，创造了新的理论和方法，为微观世界的研究提供了很好的契机。 然而也面临着很多困难，纳米材料在热力学、动力学、光学、磁学、电学以及化学性质方面都与宏观物体有很大的不同。首先的加工制作的困难。尺度太小，要求很精确，受传统理论的限制。比如，光刻中受衍射极限的限制，传统的方法很难获得突破性进展。此外也受形态和空间排布的影响。1959年，著名理论物理学家Feynman就提出纳米材料与技术的构想。在之后的几十年间，一直没多少人关注。纵是在1981年扫描隧道电子显微镜和在1986年原子力显微镜被发明后，纳米技术的应用仍受局限。然而到了20世纪末，随着科技的进一步发展，纳米技术的重要性终于凸显出，成为各主要发达国家重视的科技计划。 近年来在光刻、电子束刻蚀、离子刻蚀、气相沉积等物理微加工技术快速发展的同时, 利用化学自组装技术构筑有序微结构也受到了人们越来越多的关注。通过自组装技术能解决我们面临的很多问题。 随着胶体晶体研究的火热，人们发现一种不依靠人力就能完成组装和构筑结构的方法，由于这种方法简便、制造结构多样、重复性好
金属配位超分子 摘要：配位聚合物是通过过渡金属和有机配体的自组装而形成的,它结合了复合高分子和配位化合物两者的特点,表现出其独特的性质。双头或多头有机配体与金属离子以配位键方式形成一维、二维或三维结构的聚合物，三联体吡啶,多头基配体。 关键词：配位聚合物三联体吡啶多头基配体 前言：传统的高分子一般是在引发剂存在下，在一定温度和压力下通过聚合反应形成的，其聚合物骨架是由共价键连接的单体形成的。而超分子聚合物多为具有双官能团的单体在合适的溶剂中通过分子自组装自发形成的，不需要任何引发剂。由非共价键首尾连接的小分子单体构成了聚合物骨架。超分子聚合物骨架中非共价键的存在，使得这类分子的聚合与解聚可以非常容易地发生，这赋予了这类物质独特的机械、电子以及光学性质。 金属配位超分子聚合物一般由双头配体分子与金属离子在溶液中自组装而成。当配位反应在溶液中发生时，一个金属离子一般能与来自两个配体分子的两个头基发生配位作用，每个配体分子剩余的头基能够与更多的金属离子发生类似的反应，保证了链的增长。这种金属配位高分子的形成可用图1表示。 图1金属离子与双头配体形成1：1型金属配位超分子聚合物示意图金属配位超分子链的最终长度取决于体系的化学组成，浓度和平衡常数。当金属离子和双头配体的摩尔比为1：l时，体系能够形成具有链状结构的高分子，而且浓度越高，平衡常数越大，聚合度越高。与氢键诱导的高分子体系类似，当配体分子含有多个头基的时候，体系容易形成具有交联结构的网络状聚合物。 1、研究现状 目前已报道的金属配位超分子体系主要有Schubert等报道的双三联吡啶头基配体(图2，化合物1)与Fe2+，Ru3+，Ni2+，C02+等的l：1复合体系[1-2]，Rowan