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)大學工學碩士學位論文摘要分子模擬是利用計算機以原子水平的分子模型來模擬分子的結(jié)構(gòu)與行為，進而模擬分子體系的各種物理化學性質(zhì)。分子模擬法可以模擬研究化學反應的路徑、過渡態(tài)、反應機理等十分關鍵的問題。代替以往的化學合成、結(jié)構(gòu)分析、物理檢測等實驗可進行新材料的設計，能縮短新材料研制的周期，降低開發(fā)成本。鑒于此，本課題就運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，通過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)氧樹脂的界面模型。通過對覆蓋密度分別為12和

3、13的兩種自組裝結(jié)構(gòu)下的Au(111)表面組裝不同鏈長的脂肪族硫醇的自組裝結(jié)構(gòu)模型進行分子力學模擬，發(fā)現(xiàn):隨著自組裝脂肪族硫醇分子鏈長的增加，SC鍵的鍵長先是逐漸增大，然后在碳原子達到9個之后開始發(fā)生轉(zhuǎn)折，即SC鍵的鍵長又開始逐漸減小。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。分別對兩種覆蓋率下的Au(111)表面自組裝膜與環(huán)氧樹脂的界面模型進行動力學模擬，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個碳原子的HS(CH2)1OH分子比其它脂肪族硫醉分子與環(huán)氧樹脂界面的相互作用能量都要高，帶氨基基團的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。同時通過自組裝實驗和微復合材料界面剪切性能測試，驗證了模擬結(jié)果的正確性。分別對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)氧樹脂模型之間的界面能量進行比較分析，結(jié)果表明(行x

5、萬)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)氧樹脂的界面強度。關健詞分子模擬Au(111)表面硫醇自組裝膜與環(huán)氧樹脂界面界面相互作用能哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文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)R3oOstructure咖ch。over鰭edensitywasl3improvedinter九cialstreng由morethanC(4X2)structurewhichcoveragedensitywasl2.Ke州.rdsselfassemblymolecularsinlulationAu(111)surfacethiol11membraneandePoxyresin:interfacialinterac