第八章 自组装纳米加工技术 ppt课件
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纳米材料自组装技术
纳米材料自组装技术纳米材料自组装技术是指利用纳米颗粒和分子之间的相互作用力，在特定外界条件下实现纳米材料自组装、自排列的一种技术。
在纳米领域中，纳米材料自组装技术具有许多优势，如可控性强、成本低、工艺简单等，因此在纳米技术研究和应用中得到广泛关注。
纳米材料自组装技术的基本原理是通过调节纳米颗粒和分子之间的相互作用力，使其按照设计的结构和排列方式进行自组装。
这种相互作用力可以是静电力、范德华力、磁性力、亲疏水力等。
在纳米颗粒之间的相互作用力中，范德华力是最常用的一种，通过调节范德华力的大小和方向，可以控制纳米颗粒的组装方式和排列方式。
纳米材料自组装技术有多种方法，其中较常见的方法包括溶液中的自组装、表面吸附的自组装和气-液界面的自组装等。
在溶液中的自组装中，纳米颗粒通过溶剂的挥发、溶液的浓缩等方式进行组装，形成二维或三维结构。
表面吸附的自组装是将纳米颗粒吸附到固体表面上，通过控制吸附位置和相互作用力，实现纳米颗粒的有序排列。
气-液界面的自组装是将纳米颗粒悬浮在液体中，然后通过气体的吹扫或挥发，使纳米颗粒在液体表面上组装成膜或排列成有序结构。
纳米材料自组装技术的应用范围非常广泛。
在材料科学中，可以利用纳米材料自组装技术制备具有特定结构和性能的材料，如纳米线阵列、纳米薄膜、纳米孔等。
这些材料具有许多独特的性能，如光学性能、电学性能、磁学性能等，有广泛的应用潜力。
此外，纳米材料自组装技术还可用于制备纳米器件、生物传感器、纳米催化剂等领域。
在生物医学中，纳米材料自组装技术可以用于制备纳米药物载体、纳米图案和纳米结构等，用于癌症治疗、疾病诊断和生物传感等应用。
纳米材料自组装技术的发展还面临一些挑战和难题。
首先，纳米颗粒之间的相互作用力非常微弱，容易受到外界环境的影响，导致组装结果不稳定。
其次，纳米颗粒的组装工艺复杂，需要精确控制多个参数，如温度、浓度、pH值等。
此外，纳米材料自组装技术在大规模制备和商业化应用方面还存在一些问题，如成本高、工艺不稳定等。
纳米级加工授课课件
某些精密机械零件 的个别关键尺寸
超大规模集成电路 制造过程中要求的
重复定位精度
精密轴和孔的圆度和圆柱度；精密球（如陀螺球、 计量用标准球）的球度；制造集成电路用的单品 硅基片的平面度；光学、激光、X射线的透镜和反 射镜、要求非常高的平面度或是要求非常严格的 曲面形状。这些精密零件的几何形状直接影响其 工作性能和工作效果。
纳米级加工技术
纳米加工的分类 纳米加工的关键技术 纳米加工的物理实质 纳米加工精度
复合加工
切削加工
纳米加 工分类
化学腐蚀
扫描隧道 显微技术
加工
能量束加 工
扫描隧道显微技术
• 基于隧道效应所研制的STM的原理如图所示。在试件与探针 之间的间隙δ形成一个势垒，在两者之间的偏压驱动下，有 微地量依电赖流于穿间过隙间δ的隙大（小势，垒也）就，是形依成赖隧于道势电垒流的Is高。度Is极：其每敏当锐δ增 加这一0.1特n性m而时工，作Is将的减。小在一工个作数中量，级由。压S电T陶M瓷正驱是动巧探妙针地在应工用件了 表面进行纳米级分辨率的扫描，同时逐点记录其隧道电流的 大小，然后由计算机成像。
纳米级加工的物理实质就是要切断原子间的结 合，实现原子或分 结合能 备注 材料 结合能/J·cm-
/J·cm-3
3
Fe 2.6 x 103 拉伸 SiC 7.5 x 105
备注 拉伸
SiO2 5 x 102 剪切 B4C 2.09 x 106
拉伸
Al Al2 O3
3.34 x 102
6.2 x 105
剪切 CNB 拉伸 金刚石
2.26 x 108
5.64 x 108 — 1.02 x 107
拉伸
晶体的各 向异性
纳米级加工 精度
超大规模集成电路 制造过程中要求的
重复定位精度
精密轴和孔的圆度和圆柱度；精密球（如陀螺球、 计量用标准球）的球度；制造集成电路用的单品 硅基片的平面度；光学、激光、X射线的透镜和反 射镜、要求非常高的平面度或是要求非常严格的 曲面形状。这些精密零件的几何形状直接影响其 工作性能和工作效果。
纳米级加工技术
纳米加工的分类 纳米加工的关键技术 纳米加工的物理实质 纳米加工精度
复合加工
切削加工
纳米加 工分类
化学腐蚀
扫描隧道 显微技术
加工
能量束加 工
扫描隧道显微技术
• 基于隧道效应所研制的STM的原理如图所示。在试件与探针 之间的间隙δ形成一个势垒，在两者之间的偏压驱动下，有 微地量依电赖流于穿间过隙间δ的隙大（小势，垒也）就，是形依成赖隧于道势电垒流的Is高。度Is极：其每敏当锐δ增 加这一0.1特n性m而时工，作Is将的减。小在一工个作数中量，级由。压S电T陶M瓷正驱是动巧探妙针地在应工用件了 表面进行纳米级分辨率的扫描，同时逐点记录其隧道电流的 大小，然后由计算机成像。
纳米级加工的物理实质就是要切断原子间的结 合，实现原子或分 结合能 备注 材料 结合能/J·cm-
/J·cm-3
3
Fe 2.6 x 103 拉伸 SiC 7.5 x 105
备注 拉伸
SiO2 5 x 102 剪切 B4C 2.09 x 106
拉伸
Al Al2 O3
3.34 x 102
6.2 x 105
剪切 CNB 拉伸 金刚石
2.26 x 108
5.64 x 108 — 1.02 x 107
拉伸
晶体的各 向异性
纳米级加工 精度
11.纳米材料自组装技术
toluene and water, (b) confocal microscopy image of colloidosomes, water-in-toluene droplets stabilized with 8 nm Fe3O4 NPs
例子：胸腺嘧啶修饰的金纳米粒子的自组装
Fig. Proposed mechanism for the aggregation of polymer 1Thy-Au
没有化学修饰的无机纳米粒子的自 组装
将没有任何修饰的纳米粒子进行自组装是非常困难的，因 为粒子之间往往会产生团聚现象，在溶液中稳定分散这些 纳米粒子非常困难。 利用回流技术通过分散在溶液中的ZnO纳米粒子之间晶面 的共享成功将其自组装为一维的纳米棒状结构。 利用乙醇将柠檬酸稳定的金纳米粒子拉到分散在水中的庚 烷微液滴的表面，成功自组装成为密堆积的单层膜。
同于单体的优异物理化学性质。
总结
• 对于零维纳米粒子，通过有效的在粒子外
修饰单分子或者大分子来进行相互识别和
相互作用，自组装具有新的形貌的聚集体
是目前的主要研究方向。对不进行任何化
学修饰的纳米粒子进行的直接自组装仍是
当前的挑战。
总结
• 对于一维的纳米线/管，通过将其分散在溶
液中，利用表面张力或相关的毛细管力使
Template-Directed Assembly
Using templates
Template-directed colloidal self-assembly
J . Ma t e r . C h em., 2 0 0 4 , 1 4 , 4 5 9 – 4 6 8
静电力诱导的一维纳米材料的自组装
例子：利用LB 膜技术对溶液界面上的一维材料的自组装
例子：胸腺嘧啶修饰的金纳米粒子的自组装
Fig. Proposed mechanism for the aggregation of polymer 1Thy-Au
没有化学修饰的无机纳米粒子的自 组装
将没有任何修饰的纳米粒子进行自组装是非常困难的，因 为粒子之间往往会产生团聚现象，在溶液中稳定分散这些 纳米粒子非常困难。 利用回流技术通过分散在溶液中的ZnO纳米粒子之间晶面 的共享成功将其自组装为一维的纳米棒状结构。 利用乙醇将柠檬酸稳定的金纳米粒子拉到分散在水中的庚 烷微液滴的表面，成功自组装成为密堆积的单层膜。
同于单体的优异物理化学性质。
总结
• 对于零维纳米粒子，通过有效的在粒子外
修饰单分子或者大分子来进行相互识别和
相互作用，自组装具有新的形貌的聚集体
是目前的主要研究方向。对不进行任何化
学修饰的纳米粒子进行的直接自组装仍是
当前的挑战。
总结
• 对于一维的纳米线/管，通过将其分散在溶
液中，利用表面张力或相关的毛细管力使
Template-Directed Assembly
Using templates
Template-directed colloidal self-assembly
J . Ma t e r . C h em., 2 0 0 4 , 1 4 , 4 5 9 – 4 6 8
静电力诱导的一维纳米材料的自组装
例子：利用LB 膜技术对溶液界面上的一维材料的自组装
纳米颗粒自组装技术PPT课件
发展趋势
随着技术的不断进步和应用需求的增 加，纳米颗粒自组装技术将朝着规模 化、集成化、智能化方向发展。
对人类社会的影响与价值
影响
纳米颗粒自组装技术有望在医疗、能 源、环境等领域发挥重要作用，为解 决人类面临的重大问题提供新的解决 方案。
价值
纳米颗粒自组装技术具有巨大的经济 价值和市场前景，有望推动相关产业 的发展和进步。
技术挑战与解决方案
技术挑战
纳米颗粒自组装技术面临的关键 挑战包括控制组装过程、提高组 装效率、优化组装结构等。
解决方案
通过深入研究纳米颗粒间的相互 作用机制，开发新型的组装方法 和技术，提高纳米颗粒自组装的 可控性和效率。
未来发展方向与趋势
研究方向
未来纳米颗粒自组装技术的研究将更 加注重跨学科合作，结合生物学、物 理学、化学等多学科知识，探索更广 泛的自组装应用领域。
热力学与动力学原理
热力学原理在纳米颗粒自组装中起着关键作用。根据热力学第二定律，自发过程总是向着熵增加的方 向进行，即向着更加无序的状态发展。然而，在纳米颗粒自组装过程中，由于存在多种相互作用，使 得系统熵减小，形成有序结构。
动力学原理则决定了自组装的速率和过程。纳米颗粒自组装的速率受到多种因素的影响，如颗粒浓度 、温度、相互作用强度等。通过控制这些因素，可以调控自组装的进程03
04
温度
选择适宜的温度，以保证自组 装的稳定性和效率。
pH值
调节溶液的酸碱度，以控制纳 米颗粒的表面电荷和溶解度。
浓度
合理控制纳米颗粒的浓度，以 实现最佳的自组装效果。
添加剂
根据需要添加表面活性剂、稳 定剂等添加剂，以调节纳米颗
粒间的相互作用。
纳米颗粒的制备与修饰
随着技术的不断进步和应用需求的增 加，纳米颗粒自组装技术将朝着规模 化、集成化、智能化方向发展。
对人类社会的影响与价值
影响
纳米颗粒自组装技术有望在医疗、能 源、环境等领域发挥重要作用，为解 决人类面临的重大问题提供新的解决 方案。
价值
纳米颗粒自组装技术具有巨大的经济 价值和市场前景，有望推动相关产业 的发展和进步。
技术挑战与解决方案
技术挑战
纳米颗粒自组装技术面临的关键 挑战包括控制组装过程、提高组 装效率、优化组装结构等。
解决方案
通过深入研究纳米颗粒间的相互 作用机制，开发新型的组装方法 和技术，提高纳米颗粒自组装的 可控性和效率。
未来发展方向与趋势
研究方向
未来纳米颗粒自组装技术的研究将更 加注重跨学科合作，结合生物学、物 理学、化学等多学科知识，探索更广 泛的自组装应用领域。
热力学与动力学原理
热力学原理在纳米颗粒自组装中起着关键作用。根据热力学第二定律，自发过程总是向着熵增加的方 向进行，即向着更加无序的状态发展。然而，在纳米颗粒自组装过程中，由于存在多种相互作用，使 得系统熵减小，形成有序结构。
动力学原理则决定了自组装的速率和过程。纳米颗粒自组装的速率受到多种因素的影响，如颗粒浓度 、温度、相互作用强度等。通过控制这些因素，可以调控自组装的进程03
04
温度
选择适宜的温度，以保证自组 装的稳定性和效率。
pH值
调节溶液的酸碱度，以控制纳 米颗粒的表面电荷和溶解度。
浓度
合理控制纳米颗粒的浓度，以 实现最佳的自组装效果。
添加剂
根据需要添加表面活性剂、稳 定剂等添加剂，以调节纳米颗
粒间的相互作用。
纳米颗粒的制备与修饰
自组装工艺ppt课件
分子自组装有两大类：静态自组装和动态自组装。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
分子识别
分子识别是主体对客体选择性结合并产
生某种特定功能的过程，它是实现自组装的前提
和关键。在这里，分子识别并不是单纯地指分子
自组装法的特点： 1、高度有序且具有方向性。 2、成膜稳定可控，且不受基底形状限制。 3、制备方法简单，不需昂贵的仪器设备。 4、能大面积成膜。 5、能从分子水平薄膜的厚度到多层膜的结构。 6、能通过精密的化学控制得到具有特殊相互作用 的表面。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
主讲内容
➢ 自组装的定义、产生条件及特点 ➢ 自组装技术的分类 ➢ 自组装方法 ➢ 分子识别 ➢ 分子机器 ➢ 分子开关 ➢ 化学修饰电极 ➢ 生物传感技术
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
Fig.6 Scanning electron microscopy images (at different magnifications) of the silver nanowire monolayer deposited on a silicon wafer.
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
分子识别
分子识别是主体对客体选择性结合并产
生某种特定功能的过程，它是实现自组装的前提
和关键。在这里，分子识别并不是单纯地指分子
自组装法的特点： 1、高度有序且具有方向性。 2、成膜稳定可控，且不受基底形状限制。 3、制备方法简单，不需昂贵的仪器设备。 4、能大面积成膜。 5、能从分子水平薄膜的厚度到多层膜的结构。 6、能通过精密的化学控制得到具有特殊相互作用 的表面。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
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主讲内容
➢ 自组装的定义、产生条件及特点 ➢ 自组装技术的分类 ➢ 自组装方法 ➢ 分子识别 ➢ 分子机器 ➢ 分子开关 ➢ 化学修饰电极 ➢ 生物传感技术
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
Fig.6 Scanning electron microscopy images (at different magnifications) of the silver nanowire monolayer deposited on a silicon wafer.
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第八章 自组装纳米加工技术PPT课件
的单层膜，膜厚只有1 -2 nm.
精选PPT课件
7
只有某些分子系统与某些固体材料表面组合之间能够 形成 SAM.
在所有已开发的SAM中，最成功的也是研究报道最多
的是烷硫醇类 (alkanethiol)分子CH3( CH2) nS-与金的（
111 )晶面表面的组合。
烷硫醇中的硫原子与金原子有很强的化学亲和势，能够形成多键 键合。由于硫原子的化学吸附， 使整个烷硫醇链连接到金表面。 而烷硫醇链之间的相互作用导致只有单层烷硫醇链附着在金表面 ，形成规则有序排列的致密的自组装单层膜。
控制表面条件
精选PPT课件
表面温度 表面形态
控制分子迁移率
晶体结构
电子态
23
在固体表面沉积的随机分布的分子在特定温度下会自动形成纳米晶体结构
(a)制作非晶硅天层结构
精选PPT课件
(b)高温退火处理
(C)清除衬底与夹层
24
分子自组装 化学过程
分子间发生电子交换
不同分子电位与极性之间 相互吸引和排斥
以坑槽内组装形成的类晶体结构为基础,进一步的组装会沿着已有的准 晶结构继续生长，发展形成多层三维类晶体结构。坑槽内的自组装结构 相当于“种子”，引导纳米粒子的组 装。
图10. 12通过表面V形槽导向生成的三维聚苯 乙烯小球类晶体结构
精选PPT课件
28
10. 3.2 表面能量导向
所谓表面能量导向，是控制固体表面的亲疏水性，表面能 高为亲水表面，表面能低为疏水表面。使纳米粒子悬浮液 仅在特定的亲水表面区域附着，这样只有亲水表面区域才 有纳米粒子自组装发生。
第十章 自组装纳米加工技术
精选PPT课件
1
10.1 引言
自上而下：复杂的电路结构由平面衬底表面逐层建造形 成。自上而下的加工方式其最小可加工结构尺寸最终受 限于加工工具的能力：光刻工具或刻蚀设备的分辨能力 。
精选PPT课件
7
只有某些分子系统与某些固体材料表面组合之间能够 形成 SAM.
在所有已开发的SAM中，最成功的也是研究报道最多
的是烷硫醇类 (alkanethiol)分子CH3( CH2) nS-与金的（
111 )晶面表面的组合。
烷硫醇中的硫原子与金原子有很强的化学亲和势，能够形成多键 键合。由于硫原子的化学吸附， 使整个烷硫醇链连接到金表面。 而烷硫醇链之间的相互作用导致只有单层烷硫醇链附着在金表面 ，形成规则有序排列的致密的自组装单层膜。
控制表面条件
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表面温度 表面形态
控制分子迁移率
晶体结构
电子态
23
在固体表面沉积的随机分布的分子在特定温度下会自动形成纳米晶体结构
(a)制作非晶硅天层结构
精选PPT课件
(b)高温退火处理
(C)清除衬底与夹层
24
分子自组装 化学过程
分子间发生电子交换
不同分子电位与极性之间 相互吸引和排斥
以坑槽内组装形成的类晶体结构为基础,进一步的组装会沿着已有的准 晶结构继续生长，发展形成多层三维类晶体结构。坑槽内的自组装结构 相当于“种子”，引导纳米粒子的组 装。
图10. 12通过表面V形槽导向生成的三维聚苯 乙烯小球类晶体结构
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28
10. 3.2 表面能量导向
所谓表面能量导向，是控制固体表面的亲疏水性，表面能 高为亲水表面，表面能低为疏水表面。使纳米粒子悬浮液 仅在特定的亲水表面区域附着，这样只有亲水表面区域才 有纳米粒子自组装发生。
第十章 自组装纳米加工技术
精选PPT课件
1
10.1 引言
自上而下：复杂的电路结构由平面衬底表面逐层建造形 成。自上而下的加工方式其最小可加工结构尺寸最终受 限于加工工具的能力：光刻工具或刻蚀设备的分辨能力 。
纳米加工技术ppt课件
❖ 微观操作
❖ 引发化学反应
❖ STM在场发射模式时，针尖与样品仍相 当接近，此时用不很高的外加电压（最低可 到10V左右）就可产生足够高的电场，电子 在其作用下将穿越针尖的势垒向空间发射。 这些电子具有一定的束流和能量，由于它们 在空间运动的距离极小，至样品处来不及发 散，故束径很小，一般为毫微米量级，所以 可能在毫微米尺度上引起化学键断裂，发生 化学反应。
纳米加工分类
❖ 包括切削加工（精密切削等）、化学腐蚀(电 化学等）、能量束加工（电子束、离子束 等）、复合加工、扫描隧道显微技术加工等 多种方法
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
纳米加工关键技术
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国外纳米技术进展
❖ 朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子 ❖ 碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 ❖ 称量单个原子重量的“纳米秤”
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
❖ 纳米压印技术 于20世纪90年代中叶诞生的纳米压印
(naIloimprim limography，NIL)技术，最近被 国外称为 “将改变世界的十大新兴技术”之 一。NIL技术的概念 可说是源自于我们日常 生活中盖印章的行为，此动作可 将原来在印 章上的图形压印到另外一件物体表面上。
❖ 引发化学反应
❖ STM在场发射模式时，针尖与样品仍相 当接近，此时用不很高的外加电压（最低可 到10V左右）就可产生足够高的电场，电子 在其作用下将穿越针尖的势垒向空间发射。 这些电子具有一定的束流和能量，由于它们 在空间运动的距离极小，至样品处来不及发 散，故束径很小，一般为毫微米量级，所以 可能在毫微米尺度上引起化学键断裂，发生 化学反应。
纳米加工分类
❖ 包括切削加工（精密切削等）、化学腐蚀(电 化学等）、能量束加工（电子束、离子束 等）、复合加工、扫描隧道显微技术加工等 多种方法
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纳米加工关键技术
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
国外纳米技术进展
❖ 朗讯公司和牛津大学: 纳米镊子 ❖ 碳纳米管“秤”，称量一个病毒的重量 ❖ 称量单个原子重量的“纳米秤”
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
❖ 纳米压印技术 于20世纪90年代中叶诞生的纳米压印
(naIloimprim limography，NIL)技术，最近被 国外称为 “将改变世界的十大新兴技术”之 一。NIL技术的概念 可说是源自于我们日常 生活中盖印章的行为，此动作可 将原来在印 章上的图形压印到另外一件物体表面上。
纳米自组装
纳米自组装
邓年进
纲要
此模板的格式设置为 16:9 宽屏纵横比。利用 配备有宽屏显示器的便 携式计算机、电视和投 影仪时，这是一个很好 的选择。 即使没有宽屏显示器， 您也可以创建和呈现 16:9 幻灯片。PowerPoint 的幻灯片放映总是会调 整您的幻灯片大小以使 其适合任意屏幕。
什么是纳米自组装？
Fig. Schematic illustrations for the TTE-mediated assembling of TOAAunm particles into a spherical assembly,and the Thiol-initiated disassembling process
1.2、大分子修饰的无机纳米粒子的自组 装
在一个小的外场刺激下，高分子体系会产生相 对大的响应。因此设计和选择适当的有机高分 子可以很好的导向无机纳米粒子，从而实现结 构可控的自组装。 美国Russell研究小组设计了一些列具有氢键识别 功能的大分子，实现了纳米粒子在两种不相容 液体界面的自组装。在流体的界面，纳米粒子 会快速运动，并很快达到组装的平衡态。
After exposure to physiological ionic conditions ,such as cell media and human cerebrospinal fluid ,Oligopeptides or amphiphilic peptides assemble into nanofibers and hence form a gelatinous network ,with the hydrophilic head-groups forming a sheath and the hydrophlic backones forming a core with diameters ranging from several nanometers to tens of nanometers high density of bioactive peptide sequence and tissue .like water contence assemblilng peptide more closely mimic the hierachical structure of ECM than electrospun fibers do and hence hold great potential for future CNS tissue engineering.
邓年进
纲要
此模板的格式设置为 16:9 宽屏纵横比。利用 配备有宽屏显示器的便 携式计算机、电视和投 影仪时，这是一个很好 的选择。 即使没有宽屏显示器， 您也可以创建和呈现 16:9 幻灯片。PowerPoint 的幻灯片放映总是会调 整您的幻灯片大小以使 其适合任意屏幕。
什么是纳米自组装？
Fig. Schematic illustrations for the TTE-mediated assembling of TOAAunm particles into a spherical assembly,and the Thiol-initiated disassembling process
1.2、大分子修饰的无机纳米粒子的自组 装
在一个小的外场刺激下，高分子体系会产生相 对大的响应。因此设计和选择适当的有机高分 子可以很好的导向无机纳米粒子，从而实现结 构可控的自组装。 美国Russell研究小组设计了一些列具有氢键识别 功能的大分子，实现了纳米粒子在两种不相容 液体界面的自组装。在流体的界面，纳米粒子 会快速运动，并很快达到组装的平衡态。
After exposure to physiological ionic conditions ,such as cell media and human cerebrospinal fluid ,Oligopeptides or amphiphilic peptides assemble into nanofibers and hence form a gelatinous network ,with the hydrophilic head-groups forming a sheath and the hydrophlic backones forming a core with diameters ranging from several nanometers to tens of nanometers high density of bioactive peptide sequence and tissue .like water contence assemblilng peptide more closely mimic the hierachical structure of ECM than electrospun fibers do and hence hold great potential for future CNS tissue engineering.
纳米的制备技术及工艺PPT文档86页
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！Biblioteka 86▪26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
纳米的制备技术及工艺
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
纳米颗粒自组装技术28页PPT
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
纳米颗粒。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
谢谢你的阅读
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纳米颗粒。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
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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。
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。
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]。
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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。
自上而下：复杂的电路结构由平面衬底表面逐层建造形 成。自上而下的加工方式其最小可加工结构尺寸最终受 限于加工工具的能力：光刻工具或刻蚀设备的分辨能力。
自下而上：大自然，在上亿年间通过自组装 （Selfasseinbly)和自构建 (Self-ConStmCtion)方式,从分子水
平基础上创造了世间复杂万物。而分子这一最基本的构 建单元与目前最小可加工的结构相比至少小一个数量级, 所以纳米加工技术 的最终发展是分子水平的自组装技术AM在常温条件下放置 数月都不会改变性质;
铜表面同样的SAM可以保护铜不受硝酸腐蚀；
金表面由十六烷硫醇 (hexadecanethiolate) SAM保护后可以使金的腐蚀速 率降低106倍。
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由于硫醇类分子是长链有机聚合物分子，一旦在表面形成 SAM之后，其他有 机分子可以加上去,进一步改变表面膜的 性质。所以SAM实际上是将固体表面功能化了，即表面具
有了识别分子的功能。
图10.2自组装单层膜（SAM)的分子识别功能
一种受体分子只能接受特定的配体分子
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超分子构架(supramolecular architectures)。所谓超分子， 是由常规分子通过氢键或金属配位键等非共价键链接形成 的大分子。
图10. 3由氢键链接形成的超分子
氢键键合是通过含有氢原子的施主分子（donor molecule)与含有相对电负 性 原子的受主分子（acceptor molecule)之间的键合。通常能与氢键合的电负性 原子包括氟(F)、氧(0)、氮(N)、硫(S)、磷(P)、碳(C)等原子。一般施主分子 中 的氢键较强(键长度约为1.1 Å),而链接受主分子的氢键较弱（键长度约为 1.6 2.0 Å). 所以施主与受主之间可以通过氢键自组装形成不同的超分子结构。
SAM的形成过程：含有相关分子的液体或蒸气与固体表面
接触，由于分子与固体表面的化学亲和 势导致分子自动与 表面形成非共价键结合，达到平衡后固体表面形成致密
的单层膜，膜厚只有1 -2 nm.
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只有某些分子系统与某些固体材料表面组合之间能够 形成 SAM.
在所有已开发的SAM中，最成功的也是研究报道最多
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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
如果把分子自组装看做是一种微纳米结构加工手段，则 从分子水平出发构建纳米或微米结构是一种“自下而上” （Bottom-Up)的加工方式,它彻底颠覆了传统的自上而下 的加工理念。
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分子自组装纳米加工有两方面的优势：一是组装结构为 分子尺度，远远小于目前传统纳米加工所能实现的结构 尺寸；二是低成本。
原理上，分子自组装过程是自动的、自发的，不需要昂 贵的加工设备，但真正实现上述两方面优势还需要相当 长 的研发过程。目前分子自组装或其他自组装技术作
为一种微纳米加工手段还是相当原始的，大多数自组装 结构呈现二维准晶格阵列结构。即使是二维准晶格阵列， 要实现大面积长程有序（long 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。
4) 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。
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分子水平的自组装是以分子为个体单位自发组成新的分子 结构与纳米结构的过程。
自组装单层膜 SAM 超分子构架 superamolecular architectures
的是烷硫醇类 (alkanethiol)分子CH3( CH2) nS-与金的
（111 )晶面表面的组合。
烷硫醇中的硫原子与金原子有很强的化学亲和势，能够形成多键 键合。由于硫原子的化学吸附， 使整个烷硫醇链连接到金表面。 而烷硫醇链之间的相互作用导致只有单层烷硫醇链附着在金表面， 形成规则有序排列的致密的自组装单层膜。
一般来说,有机硫化合物对元素周期表中的过渡元素材 料表面都有较强吸附作用，但以金的自组装单层膜效 果最好，应用得也最普遍。
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图10.1烷硫醇分子在金表面组装过程示意图
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硫醇类SAM之所以研究报道的最多是因为它与其他SAM系 统相比有一系列优点：
1)硫醇类SAM的准晶格性最好（膜分子结构排列高度有序） 2)缺陷密度低 3)成膜 过程简单快速 4)膜在实验室环境条件下稳定性好、抗酸腐蚀性能强 5)硫醇类SAM还是表面工程中的重要膜材料