[科普中国]-自组装膜电化学

自组装单分子膜是指有机物分子在溶液或气相中自发地吸附在固体表面上所形成的紧密排列的二维有序单分子层，其厚度为零点几纳米到几个纳米1。

自组装膜制备的影响因素自组装膜的结构和特性受多种因素的影响，如基底表面性质、溶液性质（浓度、pH值等）、被组装分子性质、基底浸入溶液的时间、溶剂等。

基底性质的影响基底表面的化学组成与化学性质对自组装的成膜情况有很大影响。金具有化学惰性。这是它作为有机硫化合物最常用的自组装基底的主要原因。而在一些活泼金属表面如银、铜、镍、铁上，由于这些金属在周围环境下容易被氧化，烷基硫醇的自组装膜的性质不同。如对1，2一苯二硫醇在金表面上形成单层膜．而在银表面上只能形成多层膜，由红外反射吸收谱分析得知．银表面的成膜活化能比金表面的成膜活化能小得多，成膜要比在金表面容易得多，所以更倾向于形成多层膜。Tao研究了脂肪酸在不同金属表面银、铜、铝表面上的SAMs结构．发现不同的基底表面上，SAMs中羧基与基底的键合方式、分子链的取向及存在的缺陷等都有很大的差别。

Krausch等人研究表明，在不同的基片温度下沉积而成的晶粒尺度和形状均不同，从而起膜的均匀性不同。基片表面状态也会影响到自组装膜的有序性，Whitesides和其合作者发现在乙醇溶液中吸附到铜表面上和金表上的的烷基硫醇单分子层表现出不同的润湿性质。

Sung等人研究了氧化铜表面组装烷基硫醇单分子膜的热稳定性，并与纯铜的结果进行了比较，结果表明在氧化铜表面上的自组装膜的热稳定性较差。

分子结构的影响分子结构对自组装膜的结构和性质产生重大影响。多位研究者报道，烷基硫醇的碳链长度对膜的质量有很大的影响。刘忠范等在研究喹啉衍生物在金基底上的SAMs的结构时发现，喹啉琳分子在SAMs中以相对法线倾斜24度左右，并沿碳链轴线扭转50°左右的形式在膜中排列，而他们在研究含有酰胺基团的SAMs时却发现分子与基底近似垂直。这说明在SAMs中，分子的取向受分子中所含大基团性质的影响。

Tao研究了一系列不同的脂肪酸在银、铜、铝表面的SAMs结构表明，分子中碳原子的个数不同（奇数和偶数），末端基团（一CH₂）的取向也不同。Nakagawa等研究链长对烷基三氯硅烷在云母表面上成膜的影响时发现，长链（n>8）SAMs成膜，硅烷分子首先吸附在云母表面的水膜上，随后发生水解、聚合等过程，碳链中的范德华作用使硅烷分子聚集在一起，形成稳定的单分子膜。短链（n