自組裝硫醇單分子膜的模擬（開題報告）

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：　化工學院　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：　　　2009級制藥工程　

課題名稱 自組裝硫醇單分子膜的模擬

1、本課題的研究目的和意義：
自組裝環(huán)肽納米管是構(gòu)建動力學型生物傳感器潛在的良好材料。而環(huán)肽納米管要作為動力學型生物傳感器，需通過自組裝植入到單分子膜基底電極中，形成具有選擇性的跨膜離子通道來完成。自組裝環(huán)肽納米管生物傳感器的性能，與單分子膜基底的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)密切相關。本課題的目的就是要對不同長度奇數(shù)碳鏈硫醇單分子自組裝膜進行研究，考察分子鏈長與膜的強度與致密度的關系，透視自組裝硫醇單分子膜中的分子構(gòu)象，并考察硫醇單分子膜在金電極上的自組裝結(jié)構(gòu)，為自組裝環(huán)肽納米管動力學型生物傳感器的構(gòu)建提供理論依據(jù)。
2、文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
硫醇及其衍生物在金表面形成的自組裝單分子膜(Self-assembly monolayers, SAMs) 具有致密、穩(wěn)定、有序、缺陷較少等
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測定儀等分析手段研究OTS自組裝單分子膜的形成與反應時間。于海峰[5]等還利用化學吸附作用結(jié)合光輻射獲得一種液晶顯示用光定向材料。張榕本[6]等也用旋涂方法在玻璃上得到二階非線性的光學自組裝膜、用紅外光譜、原子力顯微鏡(AFM )及示差掃描量熱法( DSC )研究了自組裝結(jié)構(gòu)的形成過程，胡海龍[ 7]¬等人利用原子力顯微鏡測量了不同末端基團的硫醇自組裝分子膜在不同外加壓力下的電輸運性質(zhì)。
人們在實驗室里初步制成了一些分子器件，并對這些分子器件的電學特性進行了測量。在實取得重大進展的同時，理論工作者發(fā)展了各種方法來理解分子器件的工作原理，尋找分子結(jié)構(gòu)和分子電學性質(zhì)的關系，其中Ratner，Datta，Hall[8-11]等人發(fā)展了彈性散射格林函數(shù)理論用于研究分子結(jié)的電子輸運特性，我們利用此方法進行了大量的計算，取得了較好的結(jié)果[3]。

3、本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
① 不同長度奇數(shù)碳鏈硫醇單分子在自組裝膜中的分子構(gòu)象研究
② 不同長度硫醇單分子自組裝分子膜的性質(zhì)研究
③ 金原子在硫醇單分子膜上的自組裝研究。

4、擬解決的關鍵問題：
硫醇單分子構(gòu)象與單分子膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)關系。
5、研究思路、方法和步驟：
研究思路：
查閱文獻，擬定實驗方案--→初步分析硫醇單分子的構(gòu)象--→搭建奇數(shù)碳鏈硫醇單分子膜模型--→通過分子力學和分子動力學計算--→奇數(shù)碳鏈硫醇單分子自組裝膜結(jié)構(gòu)及膜中單分子構(gòu)象--→對比偶數(shù)碳鏈單分子膜的結(jié)構(gòu)--→獲得硫醇單分子鏈長與自組裝單分子膜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)關系--→通過硫醇單分子膜上金原子的動力學計算--→獲得金原子在硫醇單分子膜上的重構(gòu)結(jié)構(gòu)
方法：
利用Materials Studio軟件平臺搭建合適的自組裝硫醇單分子膜的模型, 運用分子力學和分子動力學的模擬方法進行計算。
步驟：
a 利用Materials Studio軟件平臺搭建自組裝硫醇單分子膜的模型，由分子結(jié)構(gòu)簡單到復雜的過程搭建；
b 利用軟件對各個模型進行分子力學和分子熱力學的模擬計算，得到合適的分子膜構(gòu)象以及其能量變化；
c 對不同長度硫醇單分子膜計算得到的結(jié)果進行分析，找出最合適的硫醇單分子膜的長度和構(gòu)象，并對參數(shù)進行分析及歸納。
d 在硫醇單分子膜上加入金原子，通過硫醇單分子膜上金原子的動力學計算，獲得金原子在硫醇單分子膜上的重構(gòu)結(jié)構(gòu)
6、本課題的進度安排：
2012.12.10—2012.02.09 查閱參考文獻，廣泛閱讀文獻，確定設計的方向和目的；
2013.02.09—2013.02.11 與導師溝通，完成開題報告；
2013.02.12—2013.04.20 通過軟件平臺構(gòu)建模型，進行初步的分子力學計算，尋找合適的模型方案；
2013.04.20—2013.04.30 對所搭建的模型進行分子力學和分子動力學計算，獲得相關數(shù)據(jù)；
2013.04.30—2013.05.20 分析實驗結(jié)果，對數(shù)據(jù)進行處理，得出相關結(jié)論
2013.05.20—2013.06.03 撰寫論文，準備畢業(yè)答辯。
7、參考文獻：
[1] 刁鵬, 王曉寧, 侯群超, 郭敏, 項民, 張琦，基底電位對硫醇自組裝膜形成的影響， Electrochemistry，2006 , 12（1）：0069-005.
[2] 胡海龍， 張琨， 王振興 ，王曉平，自組裝硫醇分子膜電輸運特性的導電原子力顯微鏡研究，Acta Physica Sinica，2006,55（3 ……（未完，全文共3778字，當前僅顯示1908字，請閱讀下面提示信息。收藏《自組裝硫醇單分子膜的模擬（開題報告）》）