Au（111）表面自組裝膜的結(jié)構(gòu)及其與環(huán)氧界面的分子模擬.pdf

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要分子模擬是利用計(jì)算機(jī)以原子水平的分子模型來(lái)模擬分子的結(jié)構(gòu)與行為，進(jìn)而模擬分子體系的各種物理化學(xué)性質(zhì)。分子模擬法可以模擬研究化學(xué)反應(yīng)的路徑、過(guò)渡態(tài)、反應(yīng)機(jī)理等十分關(guān)鍵的問(wèn)題。代替以往的化學(xué)合成、結(jié)構(gòu)分析、物理檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)可進(jìn)行新材料的設(shè)計(jì)，能縮短新材料研制的周期，降低開(kāi)發(fā)成本。鑒于此，本課題就運(yùn)用分子模擬方法研究了Au(111)表面自組裝硫醇分子的結(jié)構(gòu)，以及該自組裝膜與環(huán)氧樹(shù)脂的界面作用。本文采用Accel

2、rys公司的MaterialsStuio模擬軟件，按照S原子在Au(111)表面以(萬(wàn)X行)R300和C(4X2)兩大自組裝排布結(jié)構(gòu)體系，建立了在Au(111)表面分別自組裝含有2691113個(gè)碳原子的五種脂肪族輕基烷基硫醇分子的結(jié)構(gòu)模型和含有經(jīng)基、氨基、乙烯基、疏基和狡基的五種芳香族取代芳基硫醉分子的結(jié)構(gòu)模型。同時(shí)，通過(guò)在上述分子模型中添加環(huán)氧層結(jié)構(gòu)模型，建立了Au(111)表面自組裝膜與環(huán)氧樹(shù)脂的界面模型。通過(guò)對(duì)覆蓋密度分別為12和

3、13的兩種自組裝結(jié)構(gòu)下的Au(111)表面組裝不同鏈長(zhǎng)的脂肪族硫醇的自組裝結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分子力學(xué)模擬，發(fā)現(xiàn):隨著自組裝脂肪族硫醇分子鏈長(zhǎng)的增加，SC鍵的鍵長(zhǎng)先是逐漸增大，然后在碳原子達(dá)到9個(gè)之后開(kāi)始發(fā)生轉(zhuǎn)折，即SC鍵的鍵長(zhǎng)又開(kāi)始逐漸減小。并且覆蓋率為13的(石X行)R30。自組裝結(jié)構(gòu)比覆蓋率為12的C(4X2)自組裝結(jié)構(gòu)的能量更低、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。分別對(duì)兩種覆蓋率下的Au(111)表面自組裝膜與環(huán)氧樹(shù)脂的界面模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模擬，分析表明:在兩

4、種自組裝結(jié)構(gòu)下得到相同的結(jié)果，即含有I1個(gè)碳原子的HS(CH2)1OH分子比其它脂肪族硫醉分子與環(huán)氧樹(shù)脂界面的相互作用能量都要高，帶氨基基團(tuán)的HS(C6H4)NH2分子與環(huán)氧界面的相互作用力在已選擇的所有的芳香族硫醇分子模型中最強(qiáng)。同時(shí)通過(guò)自組裝實(shí)驗(yàn)和微復(fù)合材料界面剪切性能測(cè)試，驗(yàn)證了模擬結(jié)果的正確性。分別對(duì)C(4X2)和(石X石)R30兩種硫醇分子自組裝結(jié)構(gòu)下的相同種類自組裝分子與環(huán)氧樹(shù)脂模型之間的界面能量進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明(行x

5、萬(wàn))R30自組裝結(jié)構(gòu)要比c(4X2)C(4自組裝結(jié)構(gòu)更能提高單分子膜與環(huán)氧樹(shù)脂的界面強(qiáng)度。關(guān)健詞分子模擬Au(111)表面硫醇自組裝膜與環(huán)氧樹(shù)脂界面界面相互作用能哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文undert比twokindsofcoveragedensitylthasbeenconfirmedthattheinterfacialenefgyofHS(CHZ)ll0Hwhichincluded9carbonatomswashighertha

6、notheraliphaticsel卜assemblythiolmoleculesandtheHS(C6比)NHZthatcontainedaminogrouPO仰edthemostPower九linterfacialstrengthinallthearomaticthiolselfasserOblymoleculesinthetw0se1fassemblystructure.Furthermore，alltheresultshadbe

7、nProvedbysel卜assemb1yexperimentand1FSStestofmicrocomPositeTheinterfaciaIenergyofthediferentmodelwascomParedandana1ysed，whichconsistedofthesameselfassemb1ymo1eculeandePoxyresin，buth胡diferentcover卿densitylZandl3.Theo5咖indi

8、cate櫥儷(行x萬(wàn))R3oOstructure咖ch。over鰭edensitywasl3improvedinter九cialstreng由morethanC(4X2)structurewhichcoveragedensitywasl2.Ke州.rdsselfassemblymolecularsinlulationAu(111)surfacethiol11membraneandePoxyresin:interfacialinterac