界面組裝化學

第1章 界面組裝化學概要 1
1.1 導言：從分子化學到組裝化學 1
1.2 界面的定義、分類與特征 5
1.3 界面的物理化學 6
1.3.1 表面張力 6
1.3.2 表面自由能 9
1.4 界面與分子組裝 10
1.5 不同界面的組裝化學 13
1.5.1 氣/液界面的分子組裝 13
1.5.2 固/液界面的分子組裝 15
1.5.3 液/液界面的分子組裝 17
1.5.4 各種界面組裝技術(shù)的比較 18
1.6 結(jié)論與展望 19
參考文獻 19

第2章 界面組裝體的表征方法 21
2.1 掃描隧道顯微鏡 21
2.1.1 工作原理 22
2.1.2 STM的基本結(jié)構(gòu) 23
2.1.3 STM的優(yōu)缺點 24
2.1.4 STM的應(yīng)用 24
2.2 原子力顯微鏡 35
2.2.1 工作原理 35
2.2.2 原子力顯微鏡基本成像模式 36
2.2.3 力曲線的測量 40
2.2.4 AFM的應(yīng)用 43
2.3 布儒斯特角顯微鏡 49
2.3.1 工作原理 49
2.3.2 應(yīng)用示例 50
2.4 衰減全反射紅外光譜法 52
2.4.1 ATR技術(shù)原理 52
2.4.2 ATR的應(yīng)用特點 53
2.5 掠入射X射線技術(shù) 55
2.6 表面等離子共振 56
2.7 二次諧波與和頻光譜 58
2.7.1 基本原理 58
2.7.2 應(yīng)用 60
2.8 光電子能譜 63
2.9 橢圓偏振技術(shù) 64
2.9.1 工作原理 64
2.9.2 橢圓偏振技術(shù)的應(yīng)用 66
2.10 石英晶體微天平 66
2.10.1 工作原理 67
2.10.2 QCM儀器的基本結(jié)構(gòu) 68
2.10.3 QCM在界面化學研究中的應(yīng)用 68
2.11 接觸角 70
2.12 表面力儀 74
2.12.1 基本原理 75
2.12.2 表面力儀應(yīng)用舉例 75
參考文獻 77

第3章 氣/液界面的分子組裝——基于Langmuir-Blodgett技術(shù)的界面超分子組裝 79
3.1 Langmuir-Blodgett界面組裝技術(shù)的簡明概述 79
3.1.1 Langmuir-Blodgett技術(shù)的本征特點 79
3.1.2 本章擬討論內(nèi)容的簡明要點 82
3.2 LB界面組裝技術(shù)的理論基礎(chǔ) 84
3.2.1 LB界面組裝的基礎(chǔ)理論 84
3.2.2 LB界面組裝的實踐 90
3.3 LB界面組裝領(lǐng)域的經(jīng)典研究內(nèi)容 105
3.3.1 染料類化合物的LB膜及功能化 106
3.3.2 基于LB技術(shù)的鐵電功能膜材料 130
3.3.3 界面上的化學反應(yīng)或分子間的相互作用 137
3.3.4 基于Langmuir膜和LB膜技術(shù)的仿生膜 146
3.3.5 LB界面組裝領(lǐng)域的其他經(jīng)典研究內(nèi)容 165
3.4 LB界面組裝領(lǐng)域的發(fā)展新動向 166
3.4.1 破裂的LB膜 166
3.4.2 LB界面組裝體系的超分子手性 167
參考文獻 175

第4章 固/液界面的分子組裝 185
4.1 固體表面性質(zhì) 185
4.1.1 固體表面的特點 185
4.1.2 固體的表面張力和表面能 185
4.1.3 固體表面的電性質(zhì) 187
4.2 固/液界面組裝的基本原理——吸附和潤濕 187
4.2.1 吸附 187
4.2.2 潤濕 190
4.2.3 固/液界面的分子間相互作用 192
4.3 基于化學吸附的固/液界面的分子組裝 193
4.3.1 自組裝單分子膜 193
4.3.2 基于SAMs的多層膜 208
4.4 基于物理吸附的固/液界面分子組裝體 209
4.4.1 層層組裝多層膜——分子沉積法 209
4.4.2 兩親分子在固/液界面的聚集 226
4.4.3 極性小分子在固/液界面的選擇性吸附——氫鍵巨簇現(xiàn)象 239
4.4.4 有機單層吸附膜 241
4.4.5 基于去潤濕現(xiàn)象的分子組裝 243
4.5 各種組裝技術(shù)的比較 244
4.6 固/液界面組裝體的功能 245
4.6.1 固體表面改性 245
4.6.2 在電子和光學器件方面的應(yīng)用 249
4.6.3 在分離和催化方面的應(yīng)用 254
4.6.4 在生物醫(yī)藥材料方面的應(yīng)用 255
4.6.5 作為模板或納米反應(yīng)器 261
4.7 小結(jié) 263
參考文獻 264

第5章 液/液界面的分子組裝 267
5.1 引言 267
5.2 液/液界面的基本特性 268
5.2.1 液/液界面張力 268
5.2.2 液/液界面張力的測定 270
5.2.3 液/液界面的形成過程 270
5.2.4 乳狀液 271
5.3 液/液界面組裝體的表征 272
5.3.1 基于非線性光學的光譜技術(shù) 272
5.3.2 拉曼光譜技術(shù) 279
5.3.3 全內(nèi)反射熒光光譜 282
5.3.4 時間分辨準彈性激光散射 284
5.3.5 橢圓偏光 286
5.3.6 布儒斯特角顯微鏡 288
5.3.7 X射線和中子散射 291
5.3.8 原子力顯微鏡 294
5.3.9 電化學方法、雙電層與電荷轉(zhuǎn)移 297
5.4 液/液界面組裝體的結(jié)構(gòu)與功能化 300
5.4.1 表面活性劑在液/液界面的自組裝 300
5.4.2 乳狀液 302
5.4.3 液/液界面的金屬離子與有機物復合物 310
5.4.4 納米材料在液/液界面的合成與自組裝 313
5.4.5 生物大分子在液/液界面的自組裝 325
5.5 結(jié)論與展望 333
參考文獻 333

第6章 納米材料在界面的有序組裝 338
6.1 基于Langmuir的自組裝方法 339
6.1.1 納米材料表面修飾對其在氣/液界面組裝的影響 340
6.1.2 零維納米顆粒 346
6.1.3 一維納米材料組裝 351
6.1.4 二維納米材料 354
6.1.5 納米材料結(jié)構(gòu)對組裝結(jié)構(gòu)的影響 357
6.1.6 浸涂 360
6.1.7 非傳統(tǒng)LB組裝 362
6.2 蒸發(fā)誘導氣/液界面組裝 365
6.2.1 納米顆粒 365
6.2.2 納米棒組裝 367
6.2.3 納米線組裝 369
6.2.4 二維材料組裝 370
6.3 其他界面組裝 373
6.4 自組裝納米材料陣列或膜的性質(zhì)及應(yīng)用 375
6.4.1 表面增強拉曼散射（SERS）和偏振 375
6.4.2 電導性質(zhì) 377
6.4.3 透明導電電極 379
6.4.4 光電響應(yīng)電子器件 379
6.4.5 智能窗口 382
6.4.6 智能加熱器 382
6.4.7 光響應(yīng)和濕度響應(yīng)的電導 382
6.4.8 氣體傳感 384
6.4.9 催化性質(zhì) 384
6.5 結(jié)論 385
參考文獻 386

索引 390