偶氮苯自组装单分子膜中长程电子转移机理
分子自组装膜的结构 形成机理和表面化学反应
化学通报 2002 年 第 65 卷
w034
表面原子通过强作用力结合而固定 取向是指有机组装分子在表面的排列有序度 通过红外光谱 可以分辨出分子间的排列紧凑程度是结晶状还是类液态 对于 Au /硫醇体系 虽然 Au 和 S 的结 合能(约为 160 kJ mol－1)比长碳链间的范德华力(约几十 kJ mol－1)大得多 但是定位性强即 S 与 Au 牢固的结合并不意味着其取向性好 长碳链可以在固体表面形成非常紧密有序的结晶状态 也可以是无序的[7] 活性头基与基底的结合力强弱决定了组装分子能否在表面成膜 是成膜的先 决条件 而且要形成稳定的 SAMs 头基与基底需满足在外界环境作用下不发生分解反应 即能 稳定存在 S 和 Au 的化学作用力很强 而且非常稳定 而硅烷类化合物容易生成低聚物 难以 形成成分单一的分子自组装膜[1] 这也是人们更热衷于研究硫醇/金的组装体系的原因之一 1.2 范德华力和奇-偶效应
末端基团
XX XX
末端基团之间的特殊作用力
包括偶极作用 氢键 和静电作用力等
烷基长碳链
分子间作用力
极性头基
S SSS
化学键作用力
Au
图 1 有机硫醇在 Au 表面的 SAMs 结构示意图 Fig.1 The schematic representation of gold/thiols SAMs
1.1 头基与基底的结合能力 SAMs 的结构是由组装分子在表面的定位和取向所决定的 所谓定位是指分子的头基与基底
分子自组装膜(Self-assembled monolayers, SAMs)是分子在溶液(或气态)中自发地通过强键作 用力(如共价键 静电作用力 配位键等)牢固地与基质结合形成的高度有序 低缺陷的单分子膜
偶氮苯ππ跃迁峰蓝移的原因
偶氮苯ππ跃迁峰蓝移的原因偶氮苯是一种重要的有机分子，广泛应用于染料、光学材料等领域。
在偶氮苯分子中，π电子是非常重要的，它们参与了分子的各种光学、电子等性质。
而ππ*跃迁是偶氮苯分子中最重要的一种跃迁方式，其峰值位置对分子的性质有很大影响。
偶氮苯的ππ*跃迁峰蓝移是由于共轭体系的扩展引起的。
偶氮苯分子由苯环和偶氮基团组成，苯环上的π电子与偶氮基团上的π电子通过共轭作用相互作用。
当偶氮苯分子中存在电子吸引基团时，这些基团会通过电子效应使共轭体系向外扩展，π电子的分布范围增大，从而导致ππ*跃迁峰向紫外光区蓝移。
例如，在偶氮苯分子中引入氨基、甲氧基等电子吸引基团，可以观察到ππ*跃迁峰的蓝移现象。
溶剂极性对偶氮苯ππ*跃迁峰的位置也有影响。
溶剂极性越高，溶剂分子对偶氮苯分子的电荷分布影响越大，从而影响π电子的分布情况。
一般来说，偶氮苯分子在非极性溶剂中ππ*跃迁峰位置较低，而在极性溶剂中ππ*跃迁峰位置会蓝移。
这是因为极性溶剂分子对偶氮苯分子的π电子有较强的吸引作用，使π电子向溶剂分子方向重新分布，导致ππ*跃迁峰蓝移。
温度也对偶氮苯ππ*跃迁峰位置有一定影响。
随着温度的升高，偶氮苯分子内部的振动会增强，分子结构发生变化，从而影响π电子的分布情况。
一般来说，温度升高会导致ππ*跃迁峰位置蓝移。
这是因为温度升高会增加分子内的振动能量，使分子结构发生扭曲，π电子的分布范围增大，导致ππ*跃迁峰位置蓝移。
偶氮苯分子的ππ*跃迁峰蓝移还与其他因素有关。
例如，偶氮苯分子的取代位置、取代基团的电子性质等都会对ππ*跃迁峰位置产生一定影响。
此外，还有一些外界因素，如光照强度、溶液浓度等也可能对ππ*跃迁峰位置有所影响。
偶氮苯ππ*跃迁峰蓝移是由于共轭体系的扩展、溶剂极性、温度等因素的综合作用所致。
通过研究和理解这些影响因素，我们可以更好地控制和调节偶氮苯分子的光学性质，为其在材料科学、光电子学等领域的应用提供理论基础和实验指导。
自组装单层膜的应用进展
密切关注。
二、自组装单层膜的应用进展
自组装膜在电分析化学的应用
化合物电化学性质研究 生物传感器 离子选择性电极 电子转移
化合物电化学性质研究
1 利用自组装膜的活性基团，将具有氧化还原中心的化合 物引入自组装膜分子中，在电极表面形成特定的修饰层 来研究这些化合物的电化学性质。常常研究的化合物有 二茂铁、偶氮苯、醌、染料及它们的衍生物等。 2 将具有氧化还原中心的化合物共价键合在自组装膜上， 研究该氧化还原中心对其他电活性物质的电催化作用。
膜的研究。
自组装膜在美感修饰效能的应用
基于自组装单分子膜的自身特性，像韧度高、膜层稀薄
且致密有序等特点，非常适合作精美奢侈饰品与贵重金
属的防磨损保护层。又由于自组装单分子膜的厚度在纳
米级水平，金属表面成膜后并不影响其美观和性能，所
以像钻石、铂金等贵重物品制成的工艺品、文物或纪念 品的表面修饰更具有特别重要的意义。
SAMs）是表面活性物质在基片上形成一层排列致密有
序的自组装膜，是近20 年来发展起来的一种新型有机超
薄膜。
将合适的基底浸入到待组装分子的溶液或气氛中后,分子 自发地通过化学键牢固地吸附在固体表面而形成一种有序分 子组合体,其中的分子排列有序,缺陷少,呈“结晶态”。
自组装单层膜的特点
(1) 原位自发形成； (2) 热力学稳定； (3) 覆盖度高，缺陷少； (4) 分子有序排列; (5) 可人为设计分子结构和表面结构来获得预期的界面物 理和化学性质; (6) 简单易得。 由于其独特的结构和性能，其应用受到科研工作者的
电子转移
1 一方面通过SAMs 分子表面基团的设计，从而影响异相
电子转移的速率，进而更进一步研究电子转移的机制。
偶氮苯顺反异构化机理研究进展
偶氮苯顺反异构化机理研究进展王罗新1,2 王晓工 2 *(1武汉科技学院 武汉 430073；2清华大学化工系高分子研究所 北京 100084)摘要 偶氮苯的光致顺反异构化是许多偶氮类功能材料光响应的基础。
近年来，偶氮苯的顺反异构化机理受到了广泛关注。
本文综述了有关偶氮苯顺反异构化机理的一些最新研究进展，针对偶氮苯光致异构化过程中有争议的旋转和反转机理问题，从争论的起源到目前的研究结论进行了系统总结，同时也提出了一些尚需深入研究的问题。
关键词偶氮苯异构化机理光响应性Progress of the Trans-Cis Isomerization Mechanism of AzobenzeneWang Luoxin1, 2, Wang Xiaogong2 *(Wuhan Universtity of Science and Engineering, Wuhan 430073;Institute of Polymer Science and Engineering, Department of Chemical Engineering, TsinghuaUniversity, Beijing 100084)Abstract: The trans-cis photoisomerization of azobenzene is the basis of photo-responsive properties of many azo-functional materials. The isomerization mechanism has drawn extensive attention recently. This paper reviews the recent research progress in the isomerization mechanism of azobenzene. A comprehensive summary, from the original argument to the present research state, has been given to the open question about the rotation and inversion mechanisms of the photoisomerization. Some relevant problems necessary to be further studied are put forward at the same time.Key words: Azobenzene, Isomerization, Mechanism, Photoresponsive偶氮苯及其衍生物是目前世界上使用量最大的一类染料。
巯基偶氮苯单分子电子传输的取代基效应
[Article]物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2008,24(8)：1471-1476August Received:April 14,2008;Revised:May 19,2008;Published on Web:June 26,2008.∗Corresponding author.Email:chemlsx@;Tel:+86851⁃6746097.教育部“春晖计划”合作科研项目(Z2005⁃1⁃52001)和贵州省科学技术基金((2005)2012)资助ⒸEditorial office of Acta Physico ⁃Chimica Sinica巯基偶氮苯单分子电子传输的取代基效应罗世霞1张笑一1,∗张思亭1朱淮武1胡继伟2卫钢3(1贵州师范大学理学院,贵阳550001;2贵州省山地环境信息系统和生态环境保护重点实验室,贵阳550001;3CSIRO Materials Science and Engineering,PO Box 218,Lindfield,NSW 2070,Australia)摘要：用密度泛函理论B3LYP/6⁃31G ∗∗计算巯基偶氮苯分子及分子离子的空间构型和电子结构,研究取代基对巯基偶氮苯单分子电子传输的影响.结果表明,拉电子基(—COOH 、—NO 2)的引入,可以提高巯基偶氮苯单分子电子传输体系的稳定性,使体系LUMO 的离域性增高、S 原子反应活性增强、HOMO ⁃LUMO 能隙显著减小,进而降低电子传输能垒,有利于分子电子传输.相同取代基的分子离子比分子具有更小的HOMO ⁃LUMO 能隙,S —Au 键更易形成,金属⁃分子⁃金属结构的电子传输性更强.关键词：巯基偶氮苯;电子传输;密度泛函理论;电子结构中图分类号：O641Influence of Substituents on Electron Transport through the Single ⁃Molecule Mercapto ⁃AzobenzeneLUO Shi ⁃Xia 1ZHANG Xiao ⁃Yi 1,∗ZHANG Si ⁃Ting 1ZHU Huai ⁃Wu 1HU Ji ⁃Wei 2WEI Gang 3(1School of Physics and Chemistry,Guizhou Normal University,Guiyang 550001,P.R.China ;2Guizhou Provincial KeyLaboratory for Information System of Mountainous Areas and Protection of Ecological Environment,Guiyang 550001,P.R.China ;3CSIRO Materials Science and Engineering,PO Box 218,Lindfield,NSW 2070,Australia )Abstract ：The influence of substituents on electron transport through single ⁃molecule mercapto ⁃azobenzene were investigated by using density functional theory (DFT)B3LYP/6⁃31G ∗∗to calculate the geometry and electronic structure changes.With the introduction of electron ⁃withdrawing group (—COOH or —NO 2)into single ⁃molecule mercapto ⁃azobenzene,the calculation results showed that the electron transporting stability increased,the delocalization effect of LUMO rose,the reactivity of sulfur atom increased and HOMO ⁃LUMO gap (HLG)decreased evidently;which led to a decrease in the energy gap of electron transport and a rise in the electron transport paring molecular ion with its molecule,it could be found that the HLG of the molecular ion decreased further,S —Au bond was easier to form,and electron transfer took placemore easily through the system of metal ⁃molecule ⁃metal.Key Words ：Mercapto ⁃azobenzene;Electron transport;Density functional theory;Electron Structure用单分子制作信息处理器,研究基于分子特定空间构型和电子结构的电学性能,是分子电子学的基本特征[1].在分子电子装置中,由于带巯基的有机共轭分子,有在金电极上形成自组装单分子层的合适基团—SH,同时又能提供电子共振跃迁的共轭结构,因而在分子电子学实验和理论研究中被广泛应用与涉及[2-8],其中分子空间构型和电子结构的改变,是影响单分子电学性能的关键因素[9,10].例如,Kushm ⁃erick 等[11]用OPE (oligophenyle ethynylene),一种高度共轭的有机分子,建立交叉导线隧道连接装置,形成对称和反对称两种金属⁃分子⁃金属连接状态.对连接器进行电子传递的测量表明,在反对称1471Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008Vol.24连接状态,OPE 的行为象一个分子偶极子,而在对称连接状态,它则显示出分子导线的特征.此外,各类取代基也能以不同的方式和机制改变分子的空间构型和电子结构,进而影响分子的电学性能[12].Das 等[13]用从头计算方法研究了外加电场下,N ⁃(2⁃巯基乙基)苯甲酰胺和N ⁃(2⁃巯基乙基)⁃4⁃苯基偶氮苯甲酰胺在Au(III)表面的开关行为,计算结果指出,开关作用由依赖于电场的构型变化所致,其构型变化包括酰胺基团在分子中的旋转、偶极矩方向的逆转和分子高度的变化.Fan 等[14]用力基扫描探针显微镜测量了有机共轭分子炔基苯基衍生物的自组装单分子膜(SAMs)的I -V 曲线,发现随着中心苯环上硝基数目的增加,其共振导电性的临界尖端偏压(V TH )漂向负值更小的偏压区,表明硝基的加入使分子电活性中心成为更好的电子受体,在较低的偏电压下即有电流通过SAMs.由于结构的特殊性和特征的光致异构化,有机共轭分子巯基偶氮苯在金电极表面形成的SAMs 体现强电活性,引入取代基的巯基偶氮苯分子,则因其在偶氮苯长轴方向的另一端引入了取代基,而体现出更明显的电子传输倾向[13].因此从分子的空间构型和电子结构层次研究不同取代基对巯基偶氮苯单分子电子传输的影响,对功能集成化的分子电子装置的设计与制作具有极为重要的指导意义.本文用密度泛函方法计算了不同取代基巯基偶氮苯化合物的空间构型和电子结构,并联系相关实验及理论研究结论进行分析和讨论.1理论方法和计算模型研究体系以巯基偶氮苯为母体,引入推电子基(—NH 2、—OCH 3、—CH 3)和拉电子基(—COOH 、—NO 2)对母体结构加以修饰,得到推、拉型巯基偶氮苯分子.在电子通过针尖进入分子,发生单分子电子传输的过程中,有存在瞬时分子离子的可能,故本文也对各分子对应的分子离子进行研究.推、拉型巯基偶氮苯分子及分子离子的模型如图1所示.所有体系采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6⁃31G ∗∗水平上全优化分子几何构型、分析频率,确定体系稳定构型并用TD ⁃DFT 方法计算电子光谱,研究电子结构.全部计算使用Gaussian 03W 程序包[15]进行,计算结果可视化采用GaussView 4.1完成.2结果与讨论2.1分子几何结构与电子传输2.1.1几何构型的共面性分子中价层电子运动的离域性,是单分子电子传输过程中关键的结构因素[16],分子骨架原子的共面性则与价电子的离域性直接关联.为研究取代基对分子共轭性的影响,需考察分子骨架中的二面角,为此,将分子骨架分解为三部分结构片:(结构1)、(结构2)、(结构3),各结构片的核心二面角(“∗”标注的原子为形成二面角的原子)数据列于表1.由表1可见,体系所有结构片的二面角均近似为0°.该结果表明,取代基的引入,对巯基偶氮苯分子或分子离子空间几何构型的变形性影响不大,即对具有共轭性的作为单分子层电子传输结构的稳定性基本没有影响,但其中推电子基(—NH 2、—CH 3)的破坏性影响稍大于拉电子基(—COOH 、—NO 2).Compd.Dihedral angle (°)Compd.Dihedral angle (°)structure 1structure 2structure 3structure 1structure 2structure 3A10.01950.04500.7524B10.06410.09250.6405A20.00110.00090.0000B20.00000.00000.0000A30.00260.00160.3695B30.00240.00190.3979A40.00080.00260.0013B40.00030.00260.0000A50.00140.00150.0007B50.00000.00030.0000A60.00060.00550.0011B60.00030.00000.0005表1体系的部分二面角数据Table 1Partial calculated dihedralangles图1巯基偶氮苯分子及分子离子体系Fig.1Mercapto 鄄azobenzene and its molecular ion1472No.8罗世霞等：巯基偶氮苯单分子电子传输的取代基效应2.1.2偶极矩分子偶极矩是分子极性的定量表现,主要与正、负电荷中心的距离以及正、负电荷中心的带电量有关.偶氮苯本身是具有非极性的对称平面型结构,当在两侧苯环分别引入巯基和推、拉电子基团后产生了极性,计算得到的各体系相应的总偶极矩(Tot)及其在X 、Y 、Z 方向的分量列于表2.从表2中看出,母体巯基偶氮苯分子及分子离子的总偶极矩很小,分别为0.3293×10-29C ·m 和3.7199×10-29C ·m.推、拉电子基引入之后使总偶极矩发生了不同程度的增加,增大了分子的极性,也增强了分子中电荷传递的能力;并且各体系的偶极矩主要分布于XY 平面偏X 轴方向,说明取代基的极化作用与电子的离域运动保持着相当好的一致性.一般来说,同一取代基对分子离子比对分子的极化效应更强,更利于电子传输.推、拉型巯基偶氮苯分子及分子离子的偶极矩集中分布于XY 平面的特征与其准平面的空间几何构型相一致,使该类化合物的结构更有利于单分子层电子传输.2.2分子的前线轨道与电子传输2.2.1取代基对分子稳定性的影响表3列出了各体系的总能量E 、最高占有轨道(HOMO)能量E HOMO 、最低空轨道(LUMO)能量E LUMO 以及电子进入分子产生相应分子离子的离子化能ΔE (ΔE 为分子离子的总能量与相应中性分子总能量之差).根据前线轨道理论,体系中占据电子的分子轨道能量,特别是E HOMO 越低,体系越稳定[17,18],这对于分子电子装置来说,更利于保持单分子层的稳定性.由表3可见,分子离子的E HOMO 较分子都升高了,表明分子离子作为电子传输的一种瞬时状态,其稳定性远低于中性分子.其中,引入推电子基的A1、A2、A3或B1、B2、B3的E HOMO 较母体A4或B4有不同程度升高,而引入拉电子基的A5、A6或B5、B6较母体的E HOMO 却有所降低,表明拉电子基的引入,能提高电子传输体系的稳定性.表3数据还显示,巯基偶氮苯分子母体的离子化能为14.53eV,引入拉电子基—COOH 、—NO 2后,离子化能分别降低为14.27eV 和14.03eV,推电子基的影响却相反.表明拉电子基更有利于分子结合电子进入分子离子状态而形成分子电子传输.2.2.2取代基对LUMO 的影响巯基偶氮苯化合物在金电极表面形成SAMs 时充当分子导线.通过分子导线发生的电子传输并不破坏分子自身的稳定性,这表明产生传输效应的电表2体系的偶极矩(μ)Table 2The calculated dipole moments (μ)The molecular plane is the XY plane,to which the Z ⁃axis is perpendicular.The X ⁃axis,which intersects the N —C bond at an angle of 15°,runs in adirection from the sulfur atom to the substituent.The direction of the Y ⁃axis is 90°counterclockwise from the positive direction of the X ⁃axis.Compd.1029μ/(C ·m)Compd.1029μ/(C ·m)X Y Z Tot X Y Z Tot A1 1.2618-0.22830.0139 1.3201B1 5.16250.21800.0473 5.1832A20.6795-0.14170.00000.6941B2 5.3991-0.47860.0000 5.4203A3-0.4299-0.24340.00290.4940B3-4.57170.19930.0014 4.5760A4-0.1897-0.26920.00000.3293B4-3.71470.19830.0000 3.7199A50.5137-0.74210.00010.9026B5-3.8693-0.31110.0000 3.8817A61.9139-0.39660.00001.9546B6-3.9377-0.10600.00003.9378表3体系的总能量E 、E HOMO 、E LUMO 和ΔETable 3The calculated total energy E ,E HOMO ,E LUMO ,and ΔEThe unit for all the energies is eV.ΔE =E B i -E A i (i =1-6)Compd.E A i E HOMO E LUMO Compd.E B i E HOMO E LUMO ΔEA1-27927.79-5.4745-1.8746B1-27913.09-0.8797 1.472114.70A2-29537.77-5.6462-2.0381B2-29523.15-0.9812 1.364714.62A3-27491.32-5.7378-2.1194B3-27476.75-1.0425 1.296414.57A4-26421.34-5.8426-2.2197B4-26406.81-1.0751 1.266114.53A5-31552.77-6.0488-2.6153B5-31538.50-1.50320.616314.27A6-31986.05-6.2815-3.0417B6-31972.02-1.82510.054214.031473Acta Phys.鄄Chim.Sin.,2008Vol.24子运动状态与分子核势场相适宜,也由相应分子轨道(MO)描写.通常,无电子占据的LUMO 是最适宜的MO,LUMO 在整个分子中保持比较弥散的电子几率分布,将更有利于分子的电子传输,因此LUMO 离域性对分子电子传输效应是十分重要的.一般LUMO 离域性较大的分子具有良好的导电性[19,20].图2列出了巯基偶氮苯分子的LUMO 轨道集居分布.从图2可见,由于母体结构的共轭性受取代基的影响很小,A1-A6分子LUMO 集居分布的差异主要表现在虚线框部分.A5、A6的LUMO 中,与取代基相连苯环上的电子集居不仅更弥散,而且电子空间几率分布明显地扩散于取代基的全部骨架原子,使共轭体系增大,为分子电子传输提供了良好的运动状态.A2、A3的LUMO 情形却不相同,取代基的电子集居有部分定域在骨架原子上,降低了与母体结构的离域关联性(A1比A2、A3要强一些),这种状态不利于分子电子传输.分子离子中,不同取代基对LUMO 整体离域性的影响类似于相应分子.该结果表明,引入拉电子基后,分子及分子离子的LUMO仍能保持整体电子集居的弥散性和高的离域性,推电子基则会在相当程度上影响LUMO 整体电子集居的弥散性而降低其离域性.2.2.3S 原子的反应活性导电单分子在Au 表面的吸附自组装反应实际是S 原子和Au 原子之间形成了S —Au 键,即单分子中头基团的S 原子p 轨道与Au 原子d 轨道杂化成键[21,22].通过S —Au 键,形成分子与金属之间的化学吸附结构,实现金属⁃分子⁃金属的电子传输,因此S —Au 键的结构对单分子的导电性也有很大影响.表4列出了各体系的S 原子在HOMO 上的集居贡献以及S 原子的自然键轨道(NBO)电荷.S 原子对HOMO 的集居贡献可以体现S 原子价层电子的反应活性,贡献值越大,反应活性亦越强,则S —Au 键越易形成.由表4可见,母体分子A4的S 原子对HOMO 的贡献为22.94%,拉电子基—COOH 、—NO 2引入母体后,S 原子对HOMO 的集居贡献分别增大到25.09%和27.75%,但推电子基—NH 2、—OCH 3、—CH 3却使S 原子对HOMO 的集居贡献有图2巯基偶氮苯分子的LUMO 轨道集居分布Fig.2LUMO orbital population of mercapto 鄄azobenzene表4S 原子对HOMO 的贡献及其NBO 电荷Table 4Total contribution of sulfur to HOMO and NBO charges of sulfurThe contribution of sulfur to HOMO is mostly distributed over the p z orbital.Compd.Contribution of sulfur to HOMO(%)NBO charges of sulfur(e )Compd.Contribution of sulfur to HOMO(%)NBO charges of sulfur(e )A122.330.049B138.52-0.366A214.390.040B238.37-0.357A320.290.045B338.24-0.351A422.940.050B438.22-0.347A525.090.058B541.23-0.392A627.750.066B643.38-0.3591474No.8罗世霞等：巯基偶氮苯单分子电子传输的取代基效应着不同程度的降低.表明推电子基—NH 2、—OCH 3、—CH 3的加入使母体巯基偶氮苯分子中S 原子的反应活性有所削弱,而拉电子基—COOH 、—NO 2可使S 原子的反应活性增强,进而利于形成S —Au 键实现金属⁃分子⁃金属的电子传输.这一点与取代基对LUMO 离域性的影响相一致.同一取代基的巯基偶氮苯分子离子与中性分子相比,分子离子由于吸附1个电子而使S 原子的NBO 电荷呈现负电荷,同时也使含不同取代基(推或拉)的分子离子HOMO 中S 原子的集居都明显增大,这是由于进入分子的电荷对电子运动的影响远大于取代基对电子运动的影响.但与推电子基相比,拉电子基的升高幅度仍然明显大于推电子基(3种含推电子基的分子离子B1、B2和B3的HOMO 中S 原子集居贡献分别较母体B4升高了0.30%、0.15%、0.02%,而2种含拉电子基的分子离子B5、B6则分别升高3.01%、5.16%).可见,不同取代基对分子离子HOMO 中S 原子集居贡献的影响仍与中性分子的影响趋势一致.2.2.4取代基对HOMO 鄄LUMO 能隙(HLG)与电子吸收光谱的影响用表3中的E HOMO 和E LUMO 计算得各体系的HLG 绘于图3.HLG 对电子在分子中的传输影响非常显著.Joachim 等[23]用扫描隧道显微镜测量分子的电子传输时指出,在低偏置电压下,当电子处于HLG 随电极Fermi 能级共振的电子状态时,多炔、聚噻吩、聚吡咯等共轭分子都具有电子透明T >1的传导,此时电子在分子中完全离域,分子能级与电极Fermi 能级相谐调,电子的传导通过MO 发生.因此,HLG 减小,将使E LUMO 与E Fermi 更接近,电子传导的能垒更低,更可能发生共振电子跃迁实现分子电子传输.由图3看出,推电子基使HLG 降低的幅度很小,几乎趋于平台,而拉电子基可以使HLG 显著地降低,—NO 2降低HLG 最为显著,说明拉电子基的引入,使巯基偶氮苯分子或分子离子的HLG 减小,而降低了电子传输能垒,这与Fan 等[14]用力基扫描探针显微镜实验研究有机共轭分子炔基苯基衍生物SAMs 的I -V 曲线特征一致.Fan 等指出,无—NO 2、1个—NO 2、2个—NO 2取代的炔基苯基化合物在负偏压区出现第一个电流峰的首V TH 分别约为-2.8V 、-2.3V 、-1.8V.可见,随着拉电子基—NO 2数目的增加,其首V TH 漂向负值较少的偏压区,有效降低了E LUMO ,HLG 亦减小,从而减小有效势垒高度.此外,对比图3中分子离子(B1-B6)和分子(A1-A6)的HLG 可明显看到,分子吸附1个电子后,分子离子比分子具有更小的HLG,分子离子中电子传输能垒更小.在B3LYP 优化几何构型的基础上,应用TD ⁃DFT 方法计算电子光谱,各体系最大振子强度(f )对应的吸收峰波长(λ)列于表5.表5的计算结果说明,在电子传输体系中,取代基团的引入使相同核间距振动态的电子跃迁吸收峰发生红移(这主要是由于取代基的电荷或偶极与母体中的π诱导静电场相互作用,而引起与静电位相关的能量变化所致),与推电子基相比,拉电子基导致的红移更强.同一取代基的中性分子与分子离子相比,分子离子的吸收波长更长,这将使外输电子的运动更容易与原电子体系的运动状态进行适配协调.这个效果与HLG 的降低趋势相匹配.3结论不同取代基的巯基偶氮苯单分子电子传输的DFT 计算结果与已报道的相关实验和理论研究结论相关联的分析表明:(1)引入取代基,对母体巯基偶氮苯分子及分子图3HLG 变化趋势图Fig.3The curves of HOMO 鄄LUMO gap (HLG)Compd.λ/nm f Compd.λ/nm f A1386.0 1.06B1476.0 1.02A2379.4 1.03B2475.9 1.02A3369.80.97B3472.5 1.10A4367.10.86B4469.7 1.03A5386.70.96B5506.0 1.27A6408.60.84B6563.01.00表5体系的电子光谱数据Table 5The calculated electronic spectrum data1475Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2008Vol.24离子的共轭结构与准平面空间几何构型影响很小,其中拉电子基的加入能提高其作为单分子电子传输体系的稳定性,且利于母体分子的离子化,有利于分子电子传输.(2)与推电子基(—NH2、—OCH3、—CH3)相比,拉电子基(—COOH、—NO2)的引入,使母体LUMO 保持更高的离域性与弥散性,进而共轭体系增大,为分子电子传输提供了良好的运动状态;也使母体的S原子反应活性增强,利于形成S—Au键以实现金属⁃分子⁃金属的电子传输;还使母体的HLG显著减小,降低了电子传输能垒.(3)分子离子作为单分子电子传输过程的一种瞬时状态,相同取代基的分子离子与分子相比,分子离子的极化效应更强,S原子反应活性更高,从而S—Au键更易形成,单分子电子传输性更强,且分子离子具有更小的HLG,使电子传输能垒更小. References1Price,Jr.D.W.;Dirk,S.M.;Maya,F.;Tour,J.M.Tetrahedron,2003,59(14):24972Jousselme,B.;Blanchard,P.;Gallego⁃Planas,N.;Delaunay,J.;Allain,M.;Richomme,P.;Levillain,E.;Roncali,J.J.Am.Chem.Soc.,2003,125(10):28883Li,Z.Y.;Kosov,S.D.J.Phys.Chem.B,2006,110(20):98934Li,B.;Zeng,C.G.;Li,Q.X.;Wang,B.;Yuan,L.F.;Wang,H.Q.;Yang,J.L.;Hou,J.G.;Zhu,Q.S.J.Phys.Chem.B,2003,107(4): 9725Wang,B.;Luo,J.L.;Wang,X.P.;Wang,H.Q.;Hou,J.G.Langmuir,2004,20(12):50076Hu,H.L.;Zhang,K.;Wang,Z.X.;Kong,T.;Hu,Y.;Wang,X.P.Acta Phys.Sin.,2007,56(3):1674[胡海龙,张琨,王振兴,孔涛,胡颖,王晓平.物理学报,2007,56(3):1674]7Sun,W.;Yang,M.X.;Zhong,J.H.;Jiao,K.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2007,23(4):499[孙伟,杨茂霞,钟江华,焦奎.物理化学学报,2007,23(4):499]8Zhou,M.;Zhu,J.J.;Zhao,J.W.Chin.J.Inorg.Chem.,2007,23(1):46[周密,朱俊杰,赵健伟.无机化学学报,2007,23(1):46] 9Zhang,X.Y.;Tang,J.T.;Wang,Y.B.;Liang,X.;Wei,G.Journal of Atomic and Molecular Physics,2007,24(5):1118[张笑一,汤建庭,王一波,梁雪,卫钢.原子与分子物理学报,2007,24(5):1118]10Haiss,W.;Zalinge,H.;Höbenreich,H.;Bethell,D.;Schiffrin,J.D.;Higgins,J.S.;Nichols,ngmuir,2004,20(18):769411Kushmerick,J.G.;Holt,D.B.;Yang,J.C.;Naciri,J.;Moore,M.H.;Shashidhar,R.Phys.Rev.Lett.,2002,89(8):08680212Alemani,M.;Peters,V.M.;Hecht,S.;Rieder,K.H.;Moresco,F.;Grill,L.J.Am.Chem.Soc.,2006,128(45):1444613Das,B.;Abe,S.J.Phys.Chem.B,2006,110(9):424714Fan,F.F.;Yang,J.;Cai,L.;Price,Jr.D.W.;Dirk,S.M.;Kosynkin,D.V.;Yao,Y.;Rawlett,A.M.;Tour,J.M.;Bard,A.J.J.Am.Chem.Soc.,2002,124(19):555015Frisch,M.J.;Trucks,G.W.;Schlegel,H.B.;et al.Gaussian03, Revision D.01.Wallingford,CT:Gaussian,Inc.,200416Chrza’stek,L.;Peszke,J.;S′liwa,W.J.Mol.Struct.,2007,830:94 17Wang,J.F.;Feng,J.K.Chem.J.Chin.Univ.,2008,29(1):177 [王继芬,封继康.高等学校化学学报,2008,29(1):177]18Wang,S.J.;Luo,D.B.;Ruan,W.J.;Zhu,Z.A.;Ma,Y.Acta Phys.⁃Chim.Sin.,2005,21(8):834[王树军,罗代兵,阮文娟,朱志昂,马毅.物理化学学报,2005,21(8):834]19Seminario,M.J.;Zacarias,G.A.;Tour,M.J.J.Am.Chem.Soc., 2000,122:301520Derosa,A.P.;Seminario,M.J.J.Phys.Chem.B,2001,105(2):471 21Felice,D.R.;Selloni,A.;Molinari,E.J.Phys.Chem.B,2003, 107:115122Jia,J.;Huang,Y.D.;Long,J.;Zhang,H.X.Chemistry and Adhesion,2006,28(6):376[贾近,黄玉东,龙军,张红星.化学与黏合,2006,28(6):376]23Joachim,C.;Gimzewski,K.J.;Aviram,A.Nature,2000,408:5411476。
超分子化学中分子识别与自组装研究
超分子化学中分子识别与自组装研究超分子化学是研究分子之间相互作用及有机分子的自组装的一门学科。
它的研究内容主要围绕着分子识别、自组装、阴离子识别和分子传感等方面展开。
今天，我们重点研究超分子化学中分子识别和自组装的相关话题，并探讨其在生物、药物等领域中的应用。
一、分子识别分子识别是超分子化学中的一个重要的课题。
它是指根据分子间相互作用，通过化学或物理手段将两种不同的分子进行有效地分离或识别。
在分子识别中，可以利用分子之间的亲疏性、电荷、极性、氢键等识别某种分子，并进行有效地分离。
1.1 氢键识别氢键是超分子化学中非常常用的分子识别手段。
过程中，利用氢键在分子间的作用力，将不同类型的分子进行有效地分离。
例如，生物中许多药物和蛋白质间的相互作用就是通过氢键实现。
1.2 阴离子识别除了氢键识别，阴离子识别也是超分子化学中的重要领域之一。
阴离子识别主要是指利用一种含有亲疏性的分子，在与负离子形成络合物时，从而实现有效地阴离子识别和分离。
二、自组装超分子化学中自组装也是一个重要的研究主题。
它是指化合物以一种特定的方式自发地组合，形成新的结构或材料的过程。
自组装现象在自然界中广泛存在，例如生物分子（例如蛋白质和核酸）自组装成为细胞膜、组织和细胞等基本单元。
2.1 分子自组装分子自组装是指由化学分子间的相互作用导致的高级结构组装。
这些相互作用包括氢键、范德华力、电荷转移、π-π堆积等。
分子自组装在材料科学中占据着重要的地位。
2.2 生物体系的自组装生物体系的自组装是指生物分子中水平结构与垂直结构的自组装过程。
生物分子在某些条件下能够自组装形成特定形态的超分子构造，达到一定的生物效应。
例如，在细胞内脂质体的自组装，在药物递送上得到了广泛的应用。
三、应用在生物学、药物学等领域，超分子化学中分子识别和自组装的研究成为了热点。
它已经应用于药物传递、药物设计、生命科学等许多领域。
3.1 药物传递超分子化学中分子自组装的构建技术为药物传递提供了一种新的手段。
偶氮苯
液晶弹性体
反式偶氮苯在热力学上处于稳定构象，呈棒状结构，其形 状与液晶分子相似，对整个液晶体系有着稳定化作用； 顺式偶氮苯则是弯曲结构，倾向于使整个液晶体系发生取 向紊乱 。
液晶弹性体
在紫外光照射下，当偶氮苯分子发生反式到顺式的光异构 化反应时，由于液晶基元的协同运动使得部分液晶基元的 排列方向紊乱，引起液晶相到各向同性相的相转变，并且 分子取向的变化将进一步使整个高分子网络产生各向异性 的宏观形变。而且这种由液晶体系的相变所产生的形变一 般都是双向可控的。
液晶弹性体
利用光能远程控制
优 点
精确调控
形变只需光能实现
微小型化 光能转化为机械能
因此，在很大程度上扩展了材料的应用范围
超分子自组装
聚丙烯亚胺树状分子在空气 —水 界面的自组装过程
用365纳米光照此单 层会促使表面张力 的增加，在254纳米 下又恢复到原始态。 LB膜随后转移到被 铝覆盖的玻璃片上， 研究其电特性，反 式和顺式的电阻率 值有很大差异。
在金电极表面修饰β-环糊精，通过光照射使双吡啶偶氮苯 分子在电极表面可逆组装合脱落，电极电流就会可逆变化， 进而可以通过光来控制电流信号。
电活性基团二茂铁离电极距离不同，电子转移速度就不同， 表观氧化电流会随着偶氮苯基团顺反异构而发生变化，其 可以通过光照来控制，得到了纳米尺度的光控电流器件。
主客体识别
光控智能催化剂
在环糊精上引入一个带有组氨酸催化功能及偶氮苯光功能 基团的侧基，研究该催化器件对酯水解的光控催化效果。
偶氮苯基团处于反式时，其对酯水解的催化效率较低；光照 后，偶氮苯基团从环糊精空腔中脱出，被催化单体进入，并 且此时组氨酸基团靠近被催化单体，使得催化效率大大提高。
单电子转移反应的机理研究
单电子转移反应的机理研究单电子转移反应是化学中非常重要的一种反应类型，它是指单个电子从一个分子转移到另一个分子，从而导致化学反应的进行。
在这种反应中，电子是化学键和化学反应发生的活跃中心之一，因此，了解单电子转移反应的机理对于理解化学反应机制和控制化学反应具有重要意义。
1.单电子转移反应的定义单电子转移反应是一种化学反应类型，其中一个原子或分子中的单个电子被移动到另一个原子或分子中，导致化学反应的发生。
在这种反应中，电子的转移可以通过各种机制实现：例如，自由基反应（通过自由基中的电子转移）或静电作用反应（通过离子中的电子转移）。
2.单电子转移反应的机理单电子转移反应通常可以通过轨道对称性来描述其机理。
在这种反应中，分子的原子轨道相互作用导致电子转移，从而形成新的分子。
这种相互作用可以通过受体和给体相对位置来定义，其中受体通常是一个抽电子体（即，它具有空的分子轨道），而给体是一个供电子体（即，它具有受电子态）。
3.单电子转移反应的应用单电子转移反应在许多有机化学反应中都扮演着重要的角色。
例如，在有机合成中，单电子转移反应通常用于构建碳碳键和碳氮键，从而产生复杂的有机分子。
此外，单电子转移反应还广泛应用于有机电化学和生物化学研究中。
4.单电子转移反应的挑战尽管单电子转移反应在有机化学和生物化学中非常重要，但研究其机理仍然是一项重大挑战。
对于大多数单电子转移反应，化学键的裂解和形成过程都非常复杂，因此难以通过实验方法来确定反应机理。
此外，许多有趣的反应仅在极其特定的条件下才会发生，因此更深入地了解这些反应的机理也面临重要挑战。
5.结论总之，单电子转移反应是化学反应中非常重要的一种类型，它在有机合成、电化学和生物化学中扮演着重要的角色。
虽然研究单电子转移反应的机理仍然是一项重大挑战，但随着化学技术的不断发展，人们对其理解也将越来越深入。
偶氮苯类光致变色高分子化合物的合成及应用
Ｐ ｚＮ ａｏ Ｅ是含 有给受 体的偶 氮苯分 子为接 枝侧 链 的两亲 性 聚合 物， 它是 由亲水的己二胺 一环氧氯丙烷轻度交链 的柔性网络和疏 水的偶氮苯接枝链组成。 产物 ＰｚＮ ａｏ Ｅ为倒浮萍状聚合物 ， 将其制 成Ｌ Ｂ膜可作光储材料。
２ 偶 氮苯 类光 致变 色高分 子化 合物 的应 用
１ ． 称取 代 偶 氮 苯 的合 成 ．２对 ２
以 自由基 氧 化 催 化 为 原 理 ，利 用 Ｇ ｌｎｘｌ ３ ｅＣ ）／ Ｏ ａ ｉｏｙ Ｋ Ｆ （Ｎ６Ｋ Ｈ ｖ ／ 复合 体系相转移催化来合成对称取代偶氮苯 。在 Ｇ ｌ ｎｘｌ自由 ａ ｉｏｙ ｖ 基的催化体系 中，８种芳胺 在饱 和铁氰化钾 的氢 氧化钾溶 液与 １
２１ 为存储介质用于光盘数据存储 ．作 近年来光盘 已成为信息数据存储 的关键设备 ， 尤其 是存储密 度高， 寿命长 的光盘是信息技术产业 中不可缺 的部分 。信息存储 材料主要 以有机分子为基础 。适合用于光存储材料 的化合物 ， 其 分子必须是可光致变色的。 也就是说 他们 在光 照下有能力在 两种 不同吸收光谱 的异构体之间进行可逆转化。 偶氮苯类光致变 色高 分子结构 中含有 一 ＝ 一键 ， ＮＮ 在光照下可发生光致异构反应 ， 得到 两种 吸收光谱 ， 目不 同并可 以相互转化 的顺 （） 数 Ｚ式和反 （） Ｅ式两 种异 构体 ， 恰好符合作为光信息存储材料 的要求 。 ２２用 于光学转换和映像存储 － 偶氮苯液晶体的研究近年来不断发展 。偶氮苯基 团既是 内消 旋体 又是光敏性生 色团。当偶氮苯液晶薄膜 处于反式异构时 ， 显 示出向列型液晶型 ； 当处于顺式异构时不显示 液晶型。向列型液 晶体对变化 的反应速度很快 ， 以在 电子领域 可作为活性介质广 所 泛用 于液 晶显 示器 。 偶氮苯液晶薄膜具有两个优点 ， 一是对于 向列型液晶体有一 个较 大的温度 区间 ， 它对光 学转换是非常有 利的 ； 二是 它们 有一 个玻璃化温度ｆ ， ）当他们处于低 的 时 ， 可作为映像存储材料。 ２３用于 自组装单分子膜 （Ａ ） ． Ｓ Ｍｓ体系 自组装单分子膜是界面科学 、材料科学等领域研究 的热点。 他是利用分子 中各 种活性官 能团（ Ｓ Ｓ Ｓ Ｃ Ｏ 如 Ｈ， － ， Ｏ Ｈ等）以化学 ， 键 的形式 与相应 的基底（ Ａ ， ｇ Ｃ ， ｔＳ 等） 如 ｕ Ａ ， ｕ Ｐ， ｉ 相互 作用形成 的 种高度 致密 ， 二维有序的有机体超 薄膜体 系。偶氮苯衍生物 自 组装单分子膜就是偶氮苯基引入组装分 子而得 到的。 由于偶氮苯 具有光 电双重活性 ， 偶氮苯在分线性光学材料 ， 使 光电开关 ， 信息 存 储 等 领 域 有 广 泛 的应 用 前 景 。 ２４其 他 方 面 的应 用 ． 含偶氮苯基团的燃料是有机燃料 的重要 部分 ， 可用作银漂彩 色照相影像染料 的漂 白。 含偶氮苯光色基元聚合物用 于光电子器 件， 全息照相等领域 。 偶氮苯类化合物还 是有用 的合成 中间体。 可 广泛用于分析试剂 、 染料 、 现代彩色照相技术 中的油溶性染料。 因 为光照越强， 偶氮苯 的透光率越高 ， 所以它还能用于太 阳眼镜。 偶氮苯类光致变色高分子化合 物 的特殊性 能以及 良好 的应 用开发前景 ， 吸引着我们不断探索新方法来合成 新型的更具有利 用价值 的偶氮苯类化合物 ，也促使 我们不断地扩展 它的应用范 围， 将他的优 良性能发挥 到最大 限度。
偶氮苯自异构的温度-概述说明以及解释
偶氮苯自异构的温度-概述说明以及解释1.引言偶氮苯是一种重要的有机化合物，它具有许多重要的应用，比如作为染料、荧光材料以及作为光敏材料等。
在偶氮苯分子中，存在着自异构现象，这种自异构对其性质和应用产生了重要的影响。
本文将重点探讨温度对偶氮苯自异构的影响，以期为相关领域的研究提供一定的参考和启示。
"3.3 展望": {}}}}请编写文章1.1 概述部分的内容文章结构部分的内容可以包括对整篇文章的组织和结构进行简要介绍，以帮助读者更好地理解文章内容的布局和主题线索。
可以简单描述每个章节的主要内容和关键点，展示整篇文章的逻辑结构和论述思路。
同时也可以指出每个章节之间的逻辑关联和衔接，以及整篇文章的主题和目的。
"3.3 展望": {}}}}请编写文章1.2 文章结构部分的内容1.3 目的目的部分的内容：本文的目的在于探讨温度对偶氮苯自异构的影响，通过对偶氮苯的结构、性质和自异构的影响因素进行分析，以及实验数据的比较和分析，得出温度对偶氮苯自异构的具体影响规律，为进一步的研究和应用提供理论依据。
同时，通过对温度对偶氮苯自异构的影响进行深入探讨，可以为相关领域的研究工作提供新的思路和方法。
2.正文2.1 偶氮苯的结构与性质偶氮苯是一种芳香烃化合物，分子式为C6H5N2。
它由两个苯环通过氮原子连接而成，因此也被称为二氮化苯。
偶氮苯具有淡黄色至橙黄色的结晶性固体，具有良好的溶解性和稳定性。
它在有机合成中被广泛应用，常用于染料、荧光染料和农药等领域。
偶氮苯的分子结构中含有两个氮氧化合物并排连接在苯环上。
这种结构使得偶氮苯具有较强的共轭作用，因而具有一定的稳定性。
它还具有一定的光学活性，可发生颜色变化反应。
在化学性质方面，偶氮苯易于发生自身异构反应，即分子内的结构发生改变而不影响分子整体的原子组成。
此外，偶氮苯在不同条件下也可能发生氧化、还原和置换反应，具有较高的反应活性。
总的来说，偶氮苯的结构稳定性和化学性质使得它具有广泛的应用价值，并且对其自异构的影响因素以及温度对其自异构的影响具有重要意义。
偶氮苯加热分解机理
偶氮苯加热分解机理
偶氮苯是一种含有两个相连的氮原子的有机化合物，其分子式为C12H10N2。
在加热条件下，偶氮苯会发生分解反应，生成
苯和氮气。
其分解机理如下：
1. 加热初期：偶氮苯分子中的两个氮气原子之间的双键逐渐断裂，形成两个亚硝基自由基（NO·）。
这一步反应是通过吸热
进行的。
C6H4N2 -> 2NO·
2. 进一步反应：亚硝基自由基会与周围的偶氮苯分子发生反应。
其中一个亚硝基自由基会抽取另一个偶氮苯分子中的氢原子，形成一个亚硝苯自由基，并释放出一分子氮气。
另一方面，剩下的亚硝基自由基会与另一个偶氮苯分子的π电子系统发生反应，形成一个较不稳定的中间产物，该产物能迅速失去一分子氮气，生成苯。
NO· + C6H4N2 -> C6H4NO· + N2
C6H4N2 + NO· -> C6H4NO· + N2
C6H4NO· -> C6H6 + N2
3. 总反应方程式：
C6H4N2 -> C6H6 + N2
需要注意的是，整个过程是一个自由基反应，其中亚硝基自由基和亚硝苯自由基都是高度活泼的自由基，易于参与其他反应。
此外，整个反应过程需要在高温条件下进行，通常需要加热到300-400°C才能使反应发生。
制偶氮苯实验报告
制偶氮苯实验报告实验目的掌握制备偶氮苯的实验操作技巧，了解偶氮化反应的原理和机理，熟悉有机化学实验中的操作规范，并观察偶氮苯的性质和特点。
实验原理偶氮化反应是一种重要的有机化学反应，它是通过芳香胺和硝酸反应生成芳香偶氮化合物的过程。
在该实验中，我们将使用苯胺作为芳香胺，与硝酸反应生成偶氮苯。
偶氮化反应的机理如下：1. 苯胺通过氮负离子亲电进攻硝酸，生成苯亚胺与硝酸根离子。
2. 苯亚胺在水的存在下，发生互变异构反应，生成N-亚硝基苯胺。
3. N-亚硝基苯胺分子内质子转移，形成N-氨基苯并释放出一分子水。
4. N-氨基苯与硝酸根离子反应，生成硝基偶氮苯。
5. 硝基偶氮苯分子内发生去质子作用，形成偶氮苯并释放出一分子水。
实验步骤1. 准备实验仪器和试剂：- 试剂：苯胺、浓硝酸、浓硫酸- 仪器：反应瓶、加热器材、冷却设备2. 将50 mL的苯胺加入到反应瓶中。
3. 在苯胺中滴加水铁中和溶液，直至观察到反应液呈现微酸性，停止滴加。
4. 用准确的体积分配器，加入10 mL的浓硝酸。
5. 将反应瓶放置于加热设备上，从加热设备中加热。
加热温度为60-70C，维持反应30分钟。
6. 冷却后，将反应液慢慢加入到冷的水中。
7. 将产出的黄色沉淀用水洗涤，并用冰醋酸漂洗。
8. 将湿沉淀放置在室温下晾干。
9. 获得的偶氮苯称重并记录。
实验结果与讨论经过实验操作，我们成功制备了偶氮苯。
观察到产物呈黄色固体，重量为X g。
在实验过程中需要格外注意实验操作的安全性，特别是在与含硝酸的试剂接触时，要戴上防护胶手套和眼镜，以防止危险物质的溅入皮肤和眼睛。
实验中，苯胺通过与硝酸反应，经过一系列的步骤生成偶氮苯。
在该实验中，水铁中和溶液的加入可以控制反应液呈微酸性，促进反应的进行。
加热反应有助于提高反应速度，但温度过高也容易导致副反应的发生，因此需要在适当的温度下进行反应。
冷却时缓慢加入水，可以避免溅出反应液。
最后，洗涤过程可以去除杂质，冰醋酸漂洗则可以让产物更纯净。
单分子层组装堆积结构
单分子层组装堆积结构
单分子层组装堆积结构，即自组装单分子层（SAM），是一种通过吸附在表面自发形成的分子组装体。
这个过程涉及到分子间的相互作用，包括化学吸附和范德华相互作用等。
在自组装过程中，分子首先通过头部基团从气相或液相化学吸附到基材上，然后尾部基团逐渐组织起来。
在表面上的小分子密度下，吸附分子可能形成无序的分子团或有序的二维平躺相。
随着分子覆盖率的增加，经过几分钟到几小时，这些分子开始形成三维的晶体或半晶体结构。
在这个过程中，头部基团在基板上组装在一起，而尾部基团则在远离基板的地方组装。
紧密堆积的分子区域会成核并生长，直到基板表面被单个单层覆盖。
这种自组装过程使得分子层具有高度的有序性和稳定性。
这种结构的稳定性来自于吸附物分子降低基材表面自由能的能力，以及头部基团与基板之间强化学吸附的稳定性。
这些化学键产生的单分子层比Langmuir-Blodgett薄膜的物理吸附键更稳定。
例如，硫醇-金属键的稳定性约为100kJ/mol，使其在各种温度、溶剂和电位下都相当稳定。
同时，由于范德华相互作用，单层紧密堆积，从而进一步降低了其自身的自由能。
以上内容仅供参考，建议查阅化学领域专业书籍或咨询化学领域专家了解更多有关单分子层组装堆积结构的原理和应用。
偶氮苯衍生物自组装膜的表征及组装动力学
偶氮苯衍生物自组装膜的表征及组装动力学
赵健伟;于化忠
【期刊名称】《物理化学学报》
【年(卷),期】1996(12)7
【摘要】报导了4-正辛基-4′-（3－巯基丙氧基）偶氮苯（简称C8AzoC3）自组装膜（Self-AssembledMonolnyersSAMs）的表征及其自组装成膜动力学，接触角滴定、原子力显微镜（AFM）及电化学的实验结果表明，C8AzoC3分子在金表面自组装形成致密有序的流水性单分子膜，并且在电极上没有明显的电化学响应．通过控制组装时间，考察了偶氮苯自组装形成单分子膜的动力学过程，从接触角和电化学数据得到组装过程的速率常数kad为（1.2±0.2）×103mol-1·dm3·s －1；依据不同组装时间形成的自组装膜的特征循环伏安行为，提出了C8AzoC3分子在金表面自组装过程的动态模型．
【总页数】8页(P581-588)
【作者】赵健伟;于化忠
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】O625.65
【相关文献】
1.偶氮苯衍生物自组装膜特征电化学的模拟 [J], 赵健伟;董绍俊;刘忠范
2.金表面偶氮苯自组装膜的光电化学响应 [J], 王永强
3.自组装膜材料偶氮苯硫醇衍生物的合成 [J], 张晓丽;李海英;蔡有军
4.新型偶氮苯硫醇衍生物自组装膜的制备与结构表征 [J], 李海英;张浩力;张锦;刘忠范
5.末端碳链长度对偶氮苯自组装膜结构的影响 [J], 张锦;赵江
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偶氮苯的ππ堆积 -回复
偶氮苯的ππ堆积-回复偶氮苯的ππ堆积是有机化学中一个重要的概念，在分子之间通过π电子相互作用形成堆积结构。
这种相互作用能够影响分子的结构、性质以及反应活性。
本文将一步一步回答与偶氮苯的ππ堆积有关的问题，探讨其作用机制和应用。
第一步：什么是偶氮苯？偶氮苯属于芳香化合物家族，其化学式为C6H5N2。
它由一个苯环和两个氮原子组成，两个氮原子与相邻的碳原子之间有双键连接。
偶氮苯可以根据氮原子上的芳香环的位置分为顺式和反式两种异构体。
两个异构体在以ππ堆积方面表现出了明显的差异。
第二步：什么是ππ堆积？ππ堆积是指π电子之间的相互作用。
π电子通常是由具有共轭键的芳香环提供的，而共轭键中电子的运动是扩展到整个分子的。
当两个芳香环靠近时，它们之间的π电子可以相互作用形成一种堆积结构。
这种相互作用能够稳定各种化合物的结构，并影响其光学、电子和导电性质。
第三步：偶氮苯的ππ堆积如何影响其结构和性质？偶氮苯的ππ堆积主要通过范德华力相互作用来实现。
通过ππ堆积，偶氮苯分子可以在晶体中形成紧密堆积的结构。
这种堆积会影响偶氮苯分子的立体构型，使得其分子之间的相互作用更加稳定。
此外，ππ堆积还可以调节偶氮苯的光学性质，例如吸收光谱和荧光发射能带的位置和强度。
第四步：偶氮苯的ππ堆积有哪些应用？偶氮苯的ππ堆积在有机电子器件领域具有广泛应用。
通过调控偶氮苯分子的堆积方式和间距，可以有效地调节有机太阳能电池和有机发光二极管的性能。
此外，偶氮苯的ππ堆积还可以用于设计和构建分子电子学器件，如分子导线和分子晶体管。
第五步：有没有其他的ππ堆积类型？除了偶氮苯的ππ堆积外，还有许多其他类型的ππ堆积可以在有机化合物中观察到。
常见的ππ堆积类型包括π-π堆积、π-阳离子堆积和π-阴离子堆积。
这些堆积类型也可以通过调整分子的结构和功能来实现各种应用。
总结：偶氮苯的ππ堆积是有机化学中一个重要的研究领域，它能够影响分子的结构、性质和应用。
偶氮苯 亲疏-概述说明以及解释
偶氮苯亲疏-概述说明以及解释1.引言1.1 概述偶氮苯是一种具有独特化学结构的有机化合物，其分子中含有两个相连的氮原子。
由于其特殊的结构，偶氮苯具有许多有趣的性质和广泛的应用领域。
本文将对偶氮苯的化学结构、合成方法和应用领域进行探讨。
在化学结构方面，偶氮苯的分子式为C6H6N2，由一个苯环和两个相连的氮原子组成。
在苯环上，两个氮原子通过一个双键与相邻的碳原子连接在一起。
这种特殊的结构赋予了偶氮苯许多独特的性质，使其成为一种重要的有机化合物。
偶氮苯的合成方法多种多样，常见的方法包括氮化反应和氯化反应。
氮化反应是指将含有芳香胺的物质与亚硝酸反应，生成偶氮苯。
而氯化反应则是通过将苯环上的氨基基团用氯代替，得到偶氮苯。
这些合成方法不仅简单，而且具有较高的产率和选择性，因此被广泛应用于实验室和工业生产中。
偶氮苯具有广泛的应用领域，其中最重要的是作为有机染料的原料。
由于其分子结构中含有许多共轭键和芳香环，偶氮苯具有良好的色彩稳定性和光学特性。
因此，它常被用作染料和颜料的前体，广泛应用于纺织、油墨、塑料等行业。
此外，偶氮苯还具有一些其他的应用，比如作为杀虫剂、荧光染料和医药中间体等。
综上所述，偶氮苯作为一种重要的有机化合物，在化学结构、合成方法和应用领域方面都具有独特的特点。
本文将进一步探讨偶氮苯的相关知识，以期加深对该化合物的理解和认识。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以描述本篇长文的组织结构和各个章节的主要内容概述，以帮助读者了解整篇文章的框架和主旨。
在文章结构部分，可以按照以下方式进行编写：本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
首先，我们将概述偶氮苯的亲疏性质以及其在化学领域的重要性。
接着，介绍整篇文章的结构，明确每个章节的主要内容。
最后，阐明本文的目的，即通过对偶氮苯的化学结构、合成方法和应用领域的分析，探讨其亲疏性和未来发展，以强调其重要性。
正文部分分为三个章节，分别是偶氮苯的化学结构和性质、偶氮苯的合成方法以及偶氮苯的应用领域。
分子材料的彩色碎片——偶氮苯合成进展
ＯＨ
驱 动下的可逆 顺反 异 构化 使得 偶 氮苯 成 为调 节不 同基 团相 对运动 的首 选 。例 如 ， 一个含 有偶 氮苯基 团的分子能 够控 制 与偶氮 基 团 以非共 价 键结 合 的
互 补基团 的相对运 动。在生 物系 统 中， 光 响应 的偶
２
ＣＯａ 。 ０ Ｃ
剂等。偶氮化合物在 电子和药物传递方面也有重 要应用 。此外 ， 偶氮苯在 非线性 光学 、 光存储 介质 、
化学传感 器 、 液晶、 光 化学 分 子开 关 、 分子梭、 碳 纳 米管等研 究领 域都 具 有潜 在 应用 。芳香 族 偶 氮化
合物具有 较高的化学稳 定性 和热稳 定性 ， 偶 氮键有 两种容 易转换 的构 型并 且 不会 造成 不 可逆 的分子 改变， 这 些特点决定这类 化合 具有 广泛 的应用 。光
２ ０ １ ３年 ０ ２月 第４ ０卷 第 １ 期 ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ４ — ２ ７ ５ Ｘ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ７
云 南 化 工
Ｙｕ ｎ ｎ ａ ｎ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
族 化合 物 的偶 合 ） ， Ｍ ｉ ｌ ｌ ｓ 反应 （ 亚硝 基与 苯胺衍 生 物 的反 应 ） 和 Ｗａ ｌ ｌ ａ ｃ ｈ反 应 （ 在 酸性 介 质 中将 氧化 偶 氮 苯
转换成 ４ － 羟基取代偶氮苯衍生物） 。近年来 ， 其它的一些合成方法也有报道。本文综述了近期报道的关于 偶氮苯的合成方法包括最新报道的合成方法以及它们的反应机理。
２ ０ １ ３年 第 １期
张 瑞林 等 ： 分 子 材 料 的 彩 色碎 片— — 偶 氮苯 合 成 进展
自组装单分子膜的结构及其自组装机理
自组装单分子膜的结构及其自组装机理一、本文概述Overview of this article本文旨在全面而深入地探讨自组装单分子膜（Self-Assembled Monolayers, SAMs）的结构及其自组装机理。
自组装单分子膜作为一种重要的纳米材料，在表面科学、材料科学、生物学以及电子学等领域具有广泛的应用前景。
其独特的自组装特性使得单分子膜在纳米尺度上具有精确控制表面性质的能力，从而为实现高性能纳米器件的制造提供了可能。
This article aims to comprehensively and deeply explore the structure and self-assembly mechanism of Self Assembled Monolayers (SAMs). Self assembling monolayers, as an important nanomaterial, have broad application prospects in fields such as surface science, materials science, biology, and electronics. Its unique self-assembly characteristics enable monolayers to have the ability to precisely control surface properties at the nanoscale, making it possible to manufacture high-performance nanodevices.本文首先将对自组装单分子膜的基本概念进行介绍，包括其定义、特性以及应用领域。
随后，将重点阐述自组装单分子膜的结构特征，包括分子间的相互作用、分子排列方式以及膜层结构等。
在此基础上，本文将深入探讨自组装单分子膜的自组装机理，包括分子间的吸附、扩散、排列以及膜层形成的动力学过程。
偶氮苯类化合物的电化学合成及转移氢化反应研究
偶氮苯类化合物的电化学合成及转移氢化反应研究偶氮苯类化合物的电化学合成及转移氢化反应研究引言：偶氮苯类化合物作为有机合成中的重要中间体，在药物合成、染料合成等领域具有广泛应用。
传统合成方法中，常用的包括氮化反应、胺化反应、重氮化反应等。
然而，这些方法通常需要高温、高压或有毒试剂，且反应条件较为严苛，反应底物有限，产率低。
近年来，电化学合成技术的发展为合成偶氮苯类化合物提供了一种新的途径。
电化学合成具有反应条件温和、操作简便、原料广泛、产率高等优点，受到了广泛关注。
第一部分：电化学合成方法电化学合成方法是利用电流在电化学池中将电子转移到反应底物分子上，通过氧化还原反应实现化学转化。
在电解槽中，分子经历了一系列电荷转移过程，形成各种中间体，并最终生成所需产物。
电化学合成偶氮苯类化合物的关键步骤是电化学还原。
在合成过程中，常用的电极材料有金、铂和银等，可以通过改变电极材料来调节电位和反应速率。
电合成过程中常常需要选择适宜的电解质和溶剂，以提高反应效率和产率。
第二部分：电合成偶氮苯类化合物的机理电合成偶氮苯类化合物的机理主要涉及电极表面的电催化、电解质的中间体形成和转移氢化反应。
首先，在电极表面发生一系列电子转移，生成活化的中间体，这些中间体通过电解质迁移至电正楔，进行转移氢化反应。
通过控制电位、电流密度和反应时间等因素，可以调控中间体的生成和转移氢化反应的选择性，从而实现目标产物的合成。
第三部分：电化学合成偶氮苯类化合物的应用电化学合成偶氮苯类化合物具有广泛的应用前景。
以染料合成为例，传统的染料合成方法往往使用有机氮化剂，存在废液处理难、环境污染等问题。
而电化学合成方法可以在无需昂贵的金属氧化剂和氮化剂的同时，实现对底物的高效转化，提高了产物的选择性和产率。
此外，在药物合成领域，电化学合成方法也表现出了无可比拟的优势，不仅可以实现底物的高效转化，还可以有效控制产物的结构多样性和立体选择性，提高药物的纯度和活性。