[发明专利]一种具备阴离子开关作用的仿生自组装膜的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具备阴离子开关作用的仿生自组装膜的制备。制备的基本方法如下：首先将基底用物理方法打磨抛光、电化学方法活化，直至表明洁净光滑；然后将金电极在室温条件下置于一定量浓度的1‑十一烷硫醇的乙醇溶液中，静置组装一定时间后，用乙醇反复冲洗金表面除去物理吸附的原料；最后将金电极再次置于一定量浓度的2‑氨基‑3‑巯基丙酸的水溶液中，静置组装一定时间并水洗表面，即可得到本发明所述功能的仿生自组装膜，该自组装膜具备类似于细胞膜表面的离子开关的功能，控制阴离子在其表面的电子转移。

技术领域

本发明涉及一种具备阴离子开关作用的仿生自组装膜的制备和应用，属于自组装电化学领域。

技术背景

仿生材料是人类在学习大自然的结构之后而发明的具备特殊功能的新材料。仿生材料目前广泛应用于科研、生活和生产的过程。例如，基于蝙蝠飞行设计的先讲的雷达系统、基于蜂窝结构设计的工程建筑、基于荷叶表面设计的超疏水涂层等等，这些都是仿生技术的产物。除此之外，近几年基于细胞膜的仿生研究也发展迅速。例如，科学家们设计研发了具有生物功能的纤维薄膜、电子皮肤和生物燃料电池等。在细胞膜的仿生材料中，硫醇自组装膜则是一种可靠的材料。硫醇自组装膜具有疏水烷基链和亲水端基官能团，这种结构与细胞膜的疏水的磷脂双分子层以及亲水的磷脂酸端基结构类似，因此具有制备仿生膜的可行性。在过去几年，针对细胞膜表面的不同功能，科研人员已经制备了具有维生素渗透作用、葡萄糖氧化酶固定作用、蛋白质吸附作用的不同仿生自组装膜，并得到了很好的发展应用。但是，细胞膜表面的功能复杂繁多，许多生理功能还未能够在体外仿生中实现，需要研究人员的进一步开发。

现有技术中，基于自组装膜技术而设计的功能开关主要在分子电子器件领域，例如（The Rate of Charge Tunneling Is Insensitive to Polar Terminal Groups inSelf-Assembled Monolayers in AgTSS(CH₂)_nM-(CH₂)_mT//Ga₂O₃/EGaIn Junctions.Journal of the American Chemical Society，2014，136，16-19.）公开了一种基于自组装膜的分子整流器，用于开关电极之间的电子遂穿作用。该自组装膜开关发生作用的基础是源于官能团的极性差异，但是其对于发生电子遂穿作用本身不具备选择性，也就限制了其应用范围。因此，本发明提出了一种全新的针对阴离子具备开关作用的仿生自组装膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备阴离子开关作用的仿生自组装膜及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具备阴离子开关作用的仿生自组装膜的制备方法，包括如下步骤：

A、将基底进行预处理，得到表面洁净的基底；

B、将步骤A处理后的基底活化后浸没在烷基硫醇溶液中，进行反应，洗涤，得

到烷基硫醇组装的基底；

C、将步骤B中烷基硫醇组装的基底浸泡在同时含氨基和羧基的有机化合物溶液中，进行反应，洗涤，得到具备阴离子开关作用的仿生自组装膜，液封备用；

所述基底材质为金。

优选的，所述预处理为采用不同粒径的氧化铝粉末对基底进行抛光打磨，超声波清洗。

优选的，所述不同粒径的氧化铝粉末依次为粒径1.0微米、0.5微米、0.05微米，每次打磨抛光时间为30-40min。

采用不同粒径的氧化铝粉末打磨，是为了将粗糙的金表面逐步打磨至光滑镜面。

打磨光滑有利于自组装分子发生分子间作用力，从而形成连续、稳定的自组装膜。