[发明专利]一种基于多荧光分子与水滑石组装的固态逻辑门的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于多荧光分子与水滑石组装的固态逻辑门的制备方法。本发明选择了三种不同的方式(静电组装、插层‑剥离修饰与DNA的插入作用)，成功地将LDH和三种荧光分子(磺化聚对亚苯，APPP；荧光素，FLU；溴化乙锭，EB)进行了组装。由于三种荧光分子的光谱特点，赋予其双重的能力转移特性。能量转移特性对化学输入信号(荧光分子)产生响应，可控制荧光分子的荧光强度，其构成了多分子荧光逻辑门设计的基础。因此获得了以荧光分子为输入信号，荧光强度为输出信号的逻辑操作(YES,NOT,AND,INH和INHIBIT)。

技术领域

本发明属于分子光学逻辑门的制备技术领域，特别是提供了一种制备基于多荧光分子与水滑石组装的固态逻辑门方法。

背景技术

分子系统能够进行信息处理，有望用于开发分子尺度的电子，化学和生物计算机，因而受到极大关注。自从20年前De Silva提出分子逻辑门，各种能够实现布尔逻辑门(AND，OR和NOT门等)的单分子逻辑体系已得到迅速发展。然而，即使拥有多输入的单分子逻辑门也仅仅允许单字节的基本逻辑运算。为了模拟多字节的信息处理装置和器件，多分子逻辑门的构建至关重要。超分子具有复杂的物理化学性质，特别适用于多组分系统的设计。其关键问题在于超分子体系内的多分子之间如何进行信号传递。

由于荧光具有单分子的识别特性，因此基于荧光的分子逻辑体系得到广泛关注。此外，荧光的共振能量转移特性尤其适用于多分子之间的信号传递。因此基于荧光信号输出的多分子逻辑备受关注。然而基于有机荧光分子的逻辑体系常常遭受寿命不稳定，其导致了信号的漂移、猝灭，极端情况下会致使逻辑能力的丧失。目前通常的解决办法是将有机荧光分子固定于无机基质上，以提高其稳定性。其中层状双金属氢氧化物(水滑石，LDH)已经被广泛地用作基质材料，以实现荧光分子固定和取向，其结果显示了光学信号的极大提升。尤其是将LDH剥离的纳米片，由于其可重组特性得到广泛关注。但是剥离的LDH纳米片表面带有正电荷，因此对组装的荧光分子的要求较为苛刻。致使基于LDH的荧光逻辑体系受到一定的限制。为了进一步扩展LDH在逻辑器件方面的应用，我们选择了三种不同的方法(静电组装、插层-剥离修饰与DNA的插入作用)，成功地将LDH纳米片和三种荧光分子(磺化聚对亚苯，APPP；荧光素，FLU；溴化乙锭，EB)进行了组装。由于三种荧光分子的光谱特性，赋予其双重的能力转移特性(APPP可将能量传递给FLU，FLU可将能量传递给EB)。因此，基于能量转移特性对化学输入信号(荧光分子)产生的响应，可控制荧光分子的荧光强度，其构成了多分子荧光逻辑门设计的基础。形成了以荧光为输出信号，荧光分子为输入信号的逻辑操作(YES,NOT,AND,INH和INHIBIT)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备基于多荧光分子与水滑石组装的固态逻辑门的方法。

本发明的YES,NOT,AND,INH和INHIBIT逻辑门制备步骤如下：

1.LDH纳米片的制备

a.将M₁和M₂的可溶性无机盐溶于去CO₂和去离子水中(M₁为Mg²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺二价金属离子中的任何一种；M₂为三价金属离子Fe³⁺或Al³⁺中的任何一种)，配成混合溶液，其中M₁和M₂摩尔比为1～3，M₁浓度为0.01～1.6M；用浓NH₃·H₂O调节上述混合溶液至pH为7～10，得到浆状液。将此浆状液置于压力容弹中，于110～150℃反应8～12h，用去CO₂和去离子水分离、洗涤1～6次，60～100℃烘箱干燥12～24h，所得粉末产物密封保存。