APTES SAM制備過程及表面潤濕性質(zhì)的分子模擬研究.pdf

1、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(3-aminopropyltriethoxysilane，APTES)自組裝單分子膜(Self-assembled Monolayer，SAM)由于表面擁有氨基在基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。但是迄今為止，文獻(xiàn)中對APTES SAM的制備和性質(zhì)爭議頗多，對其自組裝機(jī)制和內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍不清楚。論文使用Materials Studio6.1軟件對APTES SAM的形成過程和表面潤濕性質(zhì)進(jìn)行了分子模擬研究，揭示

2、了APTES SAM的自組裝機(jī)制和內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其對表面潤濕性質(zhì)的影響。研究成果對APTES SAM的制備和研究具有重要意義。
　　論文首先通過量子力學(xué)模擬揭示了APTES分子上三個乙氧基的水解機(jī)制和前后次序。研究表明，物理吸附到基底表面上的APTES分子上3號位乙氧基首先發(fā)生水解，生成的硅羥基立即與基底表面的羥基發(fā)生縮聚反應(yīng)，共價鍵接固定到基底表面，隨后APTES分子上2號位和1號位乙氧基再依次發(fā)生水解，APTES分子水解過程中所涉

3、及的反應(yīng)均為自發(fā)反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，論文采用分子模擬技術(shù)構(gòu)建了可能存在的不同水解程度的APTES SAM結(jié)構(gòu)模型，并對不同結(jié)構(gòu)的APTESSAM表面潤濕性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，對應(yīng)水解一個、二個和三個乙氧基的APTES SAM表面的理論初始接觸角分別為60°±3°，50°±3°，40°±3°，水解兩個乙氧基的APTESSAM表面理論前進(jìn)接觸角為46°±3°。其中，水解兩個乙氧基的APTES SAM表面接觸角的理論模擬結(jié)果與Zeng等的實(shí)