自組裝硫醇單分子膜的模擬（開題報告）

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：　化工學(xué)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(xué)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(xué)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(guān)。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(jìn)行研究，考察分子鏈長與膜的強(qiáng)度與致密度的關(guān)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(xué)型生物傳感器的構(gòu)建提供理論依據(jù)。
2、文獻(xiàn)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(yīng)時間。于海峰[5]等還利用化學(xué)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(xué)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(tuán)的硫醇自組裝分子膜在不同外加壓力下的電輸運(yùn)性質(zhì)。
人們在實(shí)驗(yàn)室里初步制成了一些分子器件，并對這些分子器件的電學(xué)特性進(jìn)行了測量。在實(shí)取得重大進(jìn)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(xué)性質(zhì)的關(guān)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(yùn)特性，我們利用此方法進(jìn)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(guān)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(guān)系。
5、研究思路、方法和步驟：
研究思路：
查閱文獻(xiàn)，擬定實(shí)驗(yàn)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(xué)和分子動力學(xué)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(guān)系--→通過硫醇單分子膜上金原子的動力學(xué)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(yùn)用分子力學(xué)和分子動力學(xué)的模擬方法進(jìn)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(fù)雜的過程搭建；
b 利用軟件對各個模型進(jìn)行分子力學(xué)和分子熱力學(xué)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(jìn)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(jìn)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(xué)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(jìn)度安排：
2012.12.10—2012.02.09 查閱參考文獻(xiàn)，廣泛閱讀文獻(xiàn)，確定設(shè)計的方向和目的；
2013.02.09—2013.02.11 與導(dǎo)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(jìn)行初步的分子力學(xué)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(jìn)行分子力學(xué)和分子動力學(xué)計算，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)；
2013.04.30—2013.05.20 分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出相關(guān)結(jié)論
2013.05.20—2013.06.03 撰寫論文，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
7、參考文獻(xiàn)：
[1] 刁鵬, 王曉寧, 侯群超, 郭敏, 項(xiàng)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(yùn)特性的導(dǎo)電原子力顯微鏡研究，Acta Physica Sinica，2006,55（3 ……（未完，全文共3778字，當(dāng)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）》）