DNA介導(dǎo)碳納米管可逆自組裝研究.pdf

1、碳納米材料,作為一種新型的碳材料,其發(fā)現(xiàn)和制備不過(guò)短短數(shù)十載,卻引起了無(wú)數(shù)科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。因?yàn)樘技{米材料除具有納米材料共有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等性能外,還具有獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)等許多優(yōu)越性能,使得碳納米材料在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、傳感、生物醫(yī)學(xué)等諸多方面具有巨大的潛在應(yīng)用前景,吸引著越來(lái)越多的人投身于碳納米材料的研究中。其中,單壁碳納米管更是被譽(yù)為21世紀(jì)最有前途的材料。納米材料的獨(dú)特性能是由納米材料的尺寸、形狀、組分、晶

2、型和聚集結(jié)構(gòu)決定。然而,單壁碳納米管管間的強(qiáng)分子作用力使其易團(tuán)聚、難溶解于各種溶劑,導(dǎo)致它的實(shí)際應(yīng)用受到了嚴(yán)重制約。因而,通過(guò)納米材料功能化,可逆自組裝等手段有效控制納米材料尺寸形貌的方法顯得尤為重要。目前文獻(xiàn)已報(bào)道了許多通過(guò)共價(jià)和非共價(jià)修飾碳納米管從而達(dá)到碳納米管功能化和自組裝目的的方法。可逆自組裝單壁碳納米管方法為構(gòu)建多維納米器件提供了可能性,但是相關(guān)研究報(bào)道依然很少。這主要受限于缺乏誘導(dǎo)單壁碳納米管可逆自組裝的合適材料。
　

3、　 本文針對(duì)這一問(wèn)題,基于DNA介導(dǎo),實(shí)現(xiàn)了光照或pH調(diào)控單壁碳納米管的可逆自組裝。具體內(nèi)容包括：⑴單鏈DNA與碳納米管在水溶液中的相互作用研究。單壁碳納米管對(duì)熒光基團(tuán)有很強(qiáng)的猝滅能力,猝滅效率可達(dá)95％以上。單鏈DNA可通過(guò)π-π堆積作用與單根單壁碳納米管表面有強(qiáng)吸附作用,熒光標(biāo)記的單鏈DNA纏繞于單壁碳納米管表面,并使其熒光猝滅。表面活性劑同樣也可吸附在單壁碳納米管表面。因此,利用表面活性劑、單鏈DNA對(duì)單壁碳納米管的競(jìng)爭(zhēng)作用,可

4、以使熒光標(biāo)記的單鏈DNA從單壁碳納米管表面解吸,熒光恢復(fù)。通過(guò)不同表面活性劑對(duì)DNA/單壁碳納米管自組裝熒光恢復(fù)程度不同,表征不同表面活性劑對(duì)DNA/單壁碳納米管自組裝影響強(qiáng)弱。⑵DNA介導(dǎo)光控碳納米管可逆自組裝研究。通過(guò)光調(diào)控偶氮苯修飾DNA及其互補(bǔ)DNA的雜交-解離過(guò)程,光可逆控制單壁碳納米管在水溶液中的自組裝。因此,修飾偶氮苯的單鏈DNA和其互補(bǔ)DNA分別纏繞于單壁碳納米管上,混合的DNA/單壁碳納米管復(fù)合物在可見(jiàn)光照射下,反式的

5、偶氮苯修飾DNA與互補(bǔ)DNA雜交,拉近DNA/單壁碳納米管間的距離,單壁碳納米管團(tuán)聚；在紫外光照射下,順式的偶氮苯修飾DNA與互補(bǔ)DNA解鏈,DNA/單壁碳納米管間距離增大,單壁碳納米管分散。⑶核酸三鏈介導(dǎo)pH調(diào)控碳納米管可逆自組裝。單鏈DNA通過(guò)π-π堆積作用與單根單壁碳納米管表面有很強(qiáng)的吸附作用。核酸三鏈結(jié)構(gòu)的形成-解離可通過(guò)變化pH值調(diào)控。因此,形成核酸三鏈結(jié)構(gòu)的兩條DNA分別纏繞于單壁碳納米管上,通過(guò)pH值變化(一般為5.0-8