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仿生体系的分子组装,是以模拟生物体的结构和功能为基础,用自组装的方式构筑仿生纳米材料。生物活性分子,包括肽、蛋白质、磷脂和DNA等,为其主要的研究对象。在这些生物分子中,肽类分子具有生物相容性好、便于化学修饰、自组装容易调控等优秀特性,成为可控自组装研究的热门,已被广泛用于构筑多种多样的纳米功能材料。本论文选择一种结构简单且易于组装的芳香性二肽——二苯丙氨酸作为组装基元,制备二苯丙氨酸有机凝胶,通过小分子的掺杂及实验条件的改变,实现对其组装结构与性质的调控,并初步阐释了组装机理。本论文的主要内容包括: (1)将无机镧系离子或有机染料分子原位掺杂到二苯丙氨酸有机凝胶中,形成系列多荧光发射多组分纳米带。热处理或水诱导可使组装体形貌从纳米纤维变成纳米带,体系的稳定性增加,复合凝胶的光致荧光发射也得到增强。使用SEM、TEM、激光共聚焦显微镜、FTIR、XRD、荧光光度计等表征手段,深入分析其组装形貌、二级结构、分子排列和发光性质,证实对二苯丙氨酸自组装的人为调控。 (2)选用应用最广泛的一对三线态-三线态湮灭上转换分子对——八乙基铂和9,10-二苯基蒽分别作为光敏剂和淬灭剂,通过一步分子共组装快速得到基于三线态-三线态湮灭上转换发光的二苯丙氨酸基有机凝胶。由于丰富的纤维网络的存在,组装体系既保持了上转换分子对的高流动传导能力,同时减少了分子对的聚集和O2导致的淬灭。该组装体系在空气环境下,表现出绿色到蓝色的三线态-三线态湮灭上转换发光,其相对量子产率可达12%。 (3)研究极端条件下二苯丙氨酸的组装行为。二苯丙氨酸可以在多种有机溶剂中形成凝胶,研究极端条件(77K)对二苯丙氨酸有机凝胶的影响,经处理后,恢复室温条件下表征。经过77K液氮冷冻处理,自组装二苯丙氨酸有机凝胶能够转变为六方晶型结构。在处理过程中,组装的分子通过分子间重排形成明显的手性晶体结构,同时组装体表现出荧光发射增强的性质。该方法为调控单组分超分子组装体系相变提供了新途径。