自组装硫醇单分子膜的模拟（开题报告）

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　化工学院　　　　　　　　　　　　专业班级：　　　2009级制药工程　

课题名称 自组装硫醇单分子膜的模拟

1、本课题的研究目的和意义：
自组装环肽纳米管是构建动力学型生物传感器潜在的良好材料。而环肽纳米管要作为动力学型生物传感器，需通过自组装植入到单分子膜基底电极中，形成具有选择性的跨膜离子通道来完成。自组装环肽纳米管生物传感器的性能，与单分子膜基底的结构与性质密切相关。本课题的目的就是要对不同长度奇数碳链硫醇单分子自组装膜进行研究，考察分子链长与膜的强度与致密度的关系，透视自组装硫醇单分子膜中的分子构象，并考察硫醇单分子膜在金电极上的自组装结构，为自组装环肽纳米管动力学型生物传感器的构建提供理论依据。
2、文献综述（国内外研究情况及其发展）：
硫醇及其衍生物在金表面形成的自组装单分子膜(Self-assembly monolayers, SAMs) 具有致密、稳定、有序、缺陷较少等
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测定仪等分析手段研究OTS自组装单分子膜的形成与反应时间。于海峰[5]等还利用化学吸附作用结合光辐射获得一种液晶显示用光定向材料。张榕本[6]等也用旋涂方法在玻璃上得到二阶非线性的光学自组装膜、用红外光谱、原子力显微镜(AFM )及示差扫描量热法( DSC )研究了自组装结构的形成过程，胡海龙[ 7]¬等人利用原子力显微镜测量了不同末端基团的硫醇自组装分子膜在不同外加压力下的电输运性质。
人们在实验室里初步制成了一些分子器件，并对这些分子器件的电学特性进行了测量。在实取得重大进展的同时，理论工作者发展了各种方法来理解分子器件的工作原理，寻找分子结构和分子电学性质的关系，其中Ratner，Datta，Hall[8-11]等人发展了弹性散射格林函数理论用于研究分子结的电子输运特性，我们利用此方法进行了大量的计算，取得了较好的结果[3]。

3、本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
① 不同长度奇数碳链硫醇单分子在自组装膜中的分子构象研究
② 不同长度硫醇单分子自组装分子膜的性质研究
③ 金原子在硫醇单分子膜上的自组装研究。

4、拟解决的关键问题：
硫醇单分子构象与单分子膜的结构性质关系。
5、研究思路、方法和步骤：
研究思路：
查阅文献，拟定实验方案--→初步分析硫醇单分子的构象--→搭建奇数碳链硫醇单分子膜模型--→通过分子力学和分子动力学计算--→奇数碳链硫醇单分子自组装膜结构及膜中单分子构象--→对比偶数碳链单分子膜的结构--→获得硫醇单分子链长与自组装单分子膜的结构性质关系--→通过硫醇单分子膜上金原子的动力学计算--→获得金原子在硫醇单分子膜上的重构结构
方法：
利用Materials Studio软件平台搭建合适的自组装硫醇单分子膜的模型, 运用分子力学和分子动力学的模拟方法进行计算。
步骤：
a 利用Materials Studio软件平台搭建自组装硫醇单分子膜的模型，由分子结构简单到复杂的过程搭建；
b 利用软件对各个模型进行分子力学和分子热力学的模拟计算，得到合适的分子膜构象以及其能量变化；
c 对不同长度硫醇单分子膜计算得到的结果进行分析，找出最合适的硫醇单分子膜的长度和构象，并对参数进行分析及归纳。
d 在硫醇单分子膜上加入金原子，通过硫醇单分子膜上金原子的动力学计算，获得金原子在硫醇单分子膜上的重构结构
6、本课题的进度安排：
2012.12.10—2012.02.09 查阅参考文献，广泛阅读文献，确定设计的方向和目的；
2013.02.09—2013.02.11 与导师沟通，完成开题报告；
2013.02.12—2013.04.20 通过软件平台构建模型，进行初步的分子力学计算，寻找合适的模型方案；
2013.04.20—2013.04.30 对所搭建的模型进行分子力学和分子动力学计算，获得相关数据；
2013.04.30—2013.05.20 分析实验结果，对数据进行处理，得出相关结论
2013.05.20—2013.06.03 撰写论文，准备毕业答辩。
7、参考文献：
[1] 刁鹏, 王晓宁, 侯群超, 郭敏, 项民, 张琦，基底电位对硫醇自组装膜形成的影响， Electrochemistry，2006 , 12（1）：0069-005.
[2] 胡海龙， 张琨， 王振兴 ，王晓平，自组装硫醇分子膜电输运特性的导电原子力显微镜研究，Acta Physica Sinica，2006,55（3 ……（未完，全文共3778字，当前仅显示1908字，请阅读下面提示信息。收藏《自组装硫醇单分子膜的模拟（开题报告）》）