宋延林課題組在氣泡輔助分子組裝研究獲進展

　　獲得高精度的分子組裝圖案是功能分子器件制備和應用的前提。在氣液界面，經典的L-B膜組裝技術已可達到分子精度，但在圖案化方面存在挑戰。由大量氣泡構成的泡沫體系具有很大的比表面積，氣泡之間的液膜厚度可達到數十納米（普通黑膜）甚至幾個納米（牛頓黑膜），具有獲得高精度圖案的潛力。

　　中國科學院化學研究所綠色印刷院重點實驗室宋延林課題組在利用氣泡模板實現高精度功能材料圖案化方面開展了系統研究。研究利用圖案化的硅柱微陣列作為模板，抑制了二維氣泡陣列中的奧斯特瓦爾德熟化（Nature Communications）；在此基礎上，利用氣泡組裝納米銀顆粒制備透明電極，通過合理的圖案設計，消除莫爾條紋（Advanced Optical Materials）。

　　近日，科研人員利用二維氣泡對TPPS【meso-tetra(4-sulfonatophenyl) porphyrin】分子進行了組裝，獲得了精度約80 nm的分子組裝圖案。研究表明，氣泡輔助進行分子組裝的過程可分為氣泡演化和分子組裝兩個階段。前一階段持續時間較短，主要驅動力為拉普拉斯壓；后一階段持續時間較長，主要依靠分子間的相互作用實現組裝。紫外吸收光譜分析表明，TPPS分子最終以J聚集的形式存在于圖案網格中；二次諧波檢測以及分子動力學模擬表明，在組裝體系中，表面活性劑分子SDS（十二烷基硫酸鈉）未進入TPPS分子的組裝結構中，僅發揮了穩定氣液界面的作用。綜合實驗和理論模擬結果發現，要實現氣泡輔助組裝，表面活性劑與組裝分子之間需具有同種電荷，以保證組裝過程中氣液界面的穩定。該研究具有良好的普適性，為獲得高精度功能分子圖案提供了新策略，可廣泛應用于分子器件的制備和性能研究，并為分子自組裝行為和分子間相互作用的研究提供了新技術。

　　相關研究結果發表在Angewandte Chemie International Edition上。研究工作得到國家自然科學基金、科技部、中科院的支持。

氣泡組輔助裝過程以及分子模型和組裝結構的光學照片