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3) 组成整体组织或系统的个体必须能够自由运动或迁移。只有个体 能够自由运动才能发生个体之间的相互作用,才能有自组装过 程发生,所以分子或微观粒子的自组装一般是在液体环境中或 固体表面发生。
3) 自组装形成的整体组织或系统是个体相互作用的热力学平衡 或能量平衡的结果。在平衡条件下,个体之间保持等距离和 长程有序周期分布,而不是随机聚集。
range ordered)还是相当困难的。在大多数情况下, 自组装必须与 传统微纳米加工技术相结合,即所谓“自上而下与自下而上相结合”, 以保证自组装的结构有实用价值。
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10.2 自组装过程
自组装是一个非常广义的概念,任何一种由独立个体自发地(无人为 干涉)形成一个组织或系统的过程都可以称之为自组装过程。
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10.1.2 纳米粒子自组装
实现纳米粒子自组装需要满足3个条件: ①纳米粒子必须能够自由运动,以发生相互作用。为了满足这一 条件, 纳 米 粒 子 通 常 置 于 液 体 中 。含有纳米粒子的悬浮液一 般 呈胶体状,所以用于自组装的纳米粒子一般又称为“胶体粒子 ” (colloidal particle),由胶体粒子组装形成的类晶体结构也称为
纳米加工意义上的自组装一般具有如下4个特征:
1)
由个体集合形成整体组织或系统的过程是自发的、自动的。
自发意味着一旦条件满足,个体组装成整体的过程自然起始;自动
意味着在组装过程中不需要人为干涉进程。因此,自组装是个
体之间相互作用的结果。
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2) 个体之间的结合是非共价键力的结合。微观层次的 自组装依赖于分子间的吸引或排斥力,其中最常见的是氢 键(hydrogen bond)作用力,即通过氢键将不同分子链接成 不同分子结构系统。氢键是一种非共价键(non- Covalent bond ),其键合力只有共价键力的1/20。非共价键结合一般 在常温常压条件下就可以发生, 而共价键结合如晶体生长通 常需要在高温或高压条件下进行,所以晶体生长不属于纳 米加工意义的自组装。除此之外,纳米粒子间的自组装依 赖于范德瓦耳斯力(Van der Waals force)、表面张力( surface tension)、毛细管力或弱静电作用力等短程作用力。 介观与宏观层次的自组装依赖于电磁力或重力等长程作用力 [3]。