致密烷基硫醇SAMs渗透性与内源"分子-离子通道"的关联

探讨致密烷基硫醇SAMs渗透性与内源"分子-离子通道"的内在关联，拟从以下三个方面系统地开展研究工作：① 完善和验证我们所建立的表述SAMs渗透性的简单理想模型。采用分子模拟计算，确定SAMs中"通道尺寸"的最佳理论估算方法；统一规范实验条件，验证致密烷基硫醇C12SH-SAMs中存在约3 ?直径的内源性"分子-离子通道"的观点；② 探讨不同金属基底、端基官能团以及重要环境因素（温度、溶剂和直流电位等）对SAMs渗透性与"分子-离子通道"大小之间的相对可调控性的影响，建立相关条件下SAMs表界面电化学行为的理论方程并予以实验验证；③ 比较致密烷基硫醇SAMs中"分子-离子通道"和"缺陷"之间的异同点，揭示它们与SAMs中"扩散-渗透-隧穿"不同电极过程的内在关联，探讨判断SAMs中"通道"和"缺陷"的判据和方法。

自组装单分子层SAMs研究中的一个重要问题就是SAMs的渗透性与缺陷之间的关系。大量实验事实表明，制备绝对致密无缺陷的SAMs是很困难的，SAMs中总是存在着纳米到微米级的大小不等的缺陷，而离子的渗透现象总是伴随着缺陷而产生，从而导致SAMs不是一个良好的绝缘体，据此电化学测定的有关SAMs表界面的电子转移速率也将得到不准确的结果, 同时也使得有关分子电子学表界面研究的情况变得复杂起来。尽管人们对缺陷的研究已经比较深入，但由于对其形成机制没有完全搞清，因此对SAMs中缺陷的数目、大小和分布的规律以及同离子渗透性之间的定量相关关系一直没有获得明确的共识和结论。这一问题阻碍了SAMs理论研究和实际应用的进一步深入发展，已成为一个不可回避而又急待解决的重要课题。围绕“致密烷基硫醇SAMs渗透性与内源“分子-离子通道”的关联”这一主题，我们从以下三个方面对所拟解决的关键科学问题开展了系统研究：（1）明确证明了内源性“分子-离子通道”是致密长链烷基硫醇-SAMs-Au的固有属性，是SAMs-Au渗透性研究中不可忽视的重要环节；（2）系统探讨了不同端基官能团以及重要环境因素（支持电解质不同浓度、溶剂和直流电位等）对SAMs-Au“渗透性”与“分子-离子通道大小”之间的相对可调控性的影响，建立了相关条件下描述SAMs-Au表界面基本特性参数的简单理想模型并予以实验验证；（3）初步探讨了甄别SAMs-Au中“分子-离子通道”和“缺陷”的实验方法和判据。通过一系列实验系统研究了不同条件下SAMs-Au表界面对应于“扩散-渗透-隧穿”等不同电极过程时的SAMs-Au结构特性，揭示了SAMs-Au中通道和缺陷的异同点以及可能具有的内在关联。共发表基金项目18篇论文：SCI杂志论文12篇(其中有两篇Analyst论文被选为杂志封底)，国内核心杂志论文5篇, 国际专著一章1篇。并获得国家发明专利授权一项。