超分子化学与纳米高分子材料

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1、超分子化学与纳米高分子材料2007-06-061高分子科学与材料概论SupermanSuper-moleculeSuper-:强大、有力量、巨大，等等。超：越过、超过、赶上；大于、高于、远于。纳米：10-9m，非常小的尺度。两者有何关联？超分子：在分子这一物质结构层次之上去观察物质的结构。分子的尺寸有多大？2007-06-062高分子科学与材料概论化学合成：通过化学键的断裂和重生来创造新的物质。分子化学：从化学键的结合这一层次研究物质的结构和性质。分子结构间接影响物质的性能，聚集态才是直接影响物质性能的因素。超分子构筑：通过分子间弱相互作用来形成新的物质。在大自然创造的物种基础上，用自然之物

2、和自然之和谐，人类将创造无限的物种。——列奥纳多·达·芬奇2007-06-063高分子科学与材料概论纲要超分子化学什么是超分子化学小分子的超分子天然高分子的超分子化学（生命）合成高分子的超分子化学纳米材料简述尺度、维数、纳米材料的特性高分子的超分子化学高分子的共混体系嵌段共聚物的超分子化学（固体、溶液）高分子超分子化学的应用2007-06-064高分子科学与材料概论超分子化学什么是超分子？超分子是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，形成复杂的、有组织的聚集体，保持一定的完整性，使它具有明确的微观结构和宏观特性。物质结构的层次2007-06-065高分子科学与材料概论什么是超分

3、子？超分子形成的因素（能量、熵、分子识别）相互作用（降低能量）（非共价键）静电作用G=H-TS相互作用熵因素2007-06-066高分子科学与材料概论什么是超分子？相互作用（降低能量）氢键金属原子和配位体间的配位键疏水相互作用-堆叠作用范德华力-堆叠2007-06-067高分子科学与材料概论什么是超分子？分子识别（客体和主体，给体和受体，锁和钥匙）局部的弱相互作用加和、协同，形成锁和钥匙间强的分子间作用力，生成稳定的、具有特定结构的超分子。分子识别是构筑有序超分子结构所必需的。2007-06-068高分子科学与材料概论小分子的超分子氢键识别组装成分子饼三聚氰胺氰尿酸2007

4、-06-069高分子科学与材料概论小分子的超分子氢键识别、-堆叠和冠醚-阳离子识别的协同2007-06-0610高分子科学与材料概论小分子的超分子Zn-N配位键形成的分子盒锌-卟啉2007-06-0611高分子科学与材料概论小分子的超分子Fe-N配位键组装成的超分子联吡啶2007-06-0612高分子科学与材料概论小分子的超分子疏水作用环糊精接上一个疏水基团（如Ph-C4H9），这个基团通过识别环糊精疏水性的内腔，自组装成长链。2007-06-0613高分子科学与材料概论环糊精的类别和结构疏水性内腔亲水性外壳2007-06-0614高分子科学与材料概论天然高分子的超分子化学（生命）遗传物

5、质DNA2007-06-0615高分子科学与材料概论生命活动的载体蛋白质蛋白质的合成天然高分子的超分子化学（生命）mRNA作为模板tRNA结合、运载氨基酸，并与mRNA的碱基配对，以合成特定的蛋白质rRNA（核糖体RNA）结合mRNA2007-06-0616高分子科学与材料概论生命活动的载体蛋白质蛋白质的分子链构象及其功能蛋白质二级结构：a-螺旋：头发等的a-角蛋白b-折叠：蚕丝的丝心蛋白头发的结构2007-06-0617高分子科学与材料概论天然高分子的超分子化学（生命）病毒的超分子结构植物病毒：RNA和蛋白质的超分子；动物病毒：DNA和蛋白质的超分子；核酸居于内部，蛋白质以最简单、占有空间

6、最为经济的方式排列。2007-06-0618高分子科学与材料概论天然高分子的超分子化学（生命）细胞膜（磷脂分子和蛋白质分子的超分子）磷脂分子（50%），构成细胞膜的基本支架。蛋白质（40%），一类蛋白质分子镶在膜的表层，另一类蛋白质分子嵌插或贯穿在磷脂双分子层中。物质和信息的交换2007-06-0619高分子科学与材料概论天然高分子的超分子化学（生命）肌肉组织（微丝中的蛋白质）微丝的主要组分是肌动蛋白纤维，后者是由肌动蛋白组成的直径为7nm的骨架纤维；肌动蛋白的单链是球形（G-肌动蛋白），由两股G-肌动蛋白单链相互缠绕形成纤维状肌动蛋白（F-肌动蛋白）。从球形纤维状的变化是自组装的，除肌肉

7、细胞和肠上皮细胞微绒毛中的微丝是稳定的结构外，通常细胞中的微丝都是处在组装和解聚的动态之中。微丝组装的条件：Mg2+和高浓度Na+、K+，解聚的条件：Ca2+，低浓度的Na+、K+和ATP。不同类型的细胞中，微丝还含有微丝结合蛋白，形成各自独特的结构或特定的功能，如肌细胞中就有肌球蛋白、原肌球蛋白和肌钙蛋白。2007-06-0620高分子科学与材料概论表面活性剂的超分子结构胶束（正、反）球形棒状囊泡（乳化剂双