新型介观晶体结构及形成机理的电子显微学研究

介观晶体结构的电子显微学新解

本书主要是关于通过电子显微学对新型介观晶体的结构特征和形成机理进行详细表征的
研究，包括介孔材料的共结构导向法合成体系及以DNA分子为模板进行自组装矿化。靠前章
介绍了晶体学和电子显微学的概括，第2章是关于介孔晶体的相转变与曲率研究，第3章是关
于具有多面体内部形貌的介孔空心球晶体研究，第4章是关于DNA-二氧化硅共组装介观晶体
的研究，第5章是关于阴离子表面活性剂导向形成纳米颗粒和空心球的机理研究，第6章在总
结的基础上提出了该研究领域的展望。

著译者简介韩璐 (男，副研究员)：1983年出生，2002年在上海交通大学获本科学位，2010年与2011年以独立工作分别在斯德哥尔摩大学及上海交通大学获博士学位。此后在上海交通大学工作，任讲师和副研究员。主要从事多孔材料的合成和表征、生物分子自组装矿化及电子显微学结构研究。合成了多种新型功能化介孔材料及DNA-二氧化硅生物矿化材料，通过电子显微学解析了多种材料的晶体结构、缺陷及共生、结构转变机制及形成机理。已在Nat. Commun., Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Mater.等刊物发表论文三十余篇，其中靠前作者(共靠前作者)及通信联系人文章二十篇，他引三百余次。2013年度全国百篇很好博士学位论文奖。

目录


第1 章绪论……………………………………………………………1
1.1 晶体学基础…………………………………………………………………1
1.1.1 晶体、晶面及晶向………………………………………………………3
1.1.2 晶体的对称性…………………………………………………………5
1.1.3 正空间和倒易空间……………………………………………………7
1.1.4 晶体的衍射条件………………………………………………………8
1.2 透射电子显微学…………………………………………………………11
1.2.1 透射电子显微镜………………………………………………………12
1.2.2 电子衍射和结构因子…………………………………………………15
1.2.3 高分辨透射电镜(HRTEM) 和衬度传递函数(CTF) ………………17
1.3 自组装、介孔晶体与生物矿化……………………………………………19
1.3.1 多孔材料概述…………………………………………………………20
1.3.2 介孔晶体的合成………………………………………………………21
1.3.3 介孔晶体的结构………………………………………………………27
1.3.4 介孔晶体的形貌………………………………………………………33
1.3.5 生物矿化………………………………………………………………33
1.4 介观晶体与TEM …………………………………………………………35
1.5 本书选题及主要内容……………………………………………………39
1.6 参考文献…………………………………………………………………41

第2 章介孔晶体的相转变与曲率研究…………………………………46
2.1 引言………………………………………………………………………46
2.2 实验部分…………………………………………………………………47
2.2.1 试剂……………………………………………………………………47
2.2.2 介孔晶体的合成………………………………………………………48
2.2.3 介孔晶体的表征………………………………………………………48
2.3 结果与讨论………………………………………………………………49
2.3.1 介孔晶体相变过程的表征……………………………………………49
2.3.2 相变过程的机理和表面曲率研究……………………………………61
2.4 结论………………………………………………………………………65
2.5 参考文献…………………………………………………………………66

第3 章具有多面体内部形貌的介孔空心球晶体………………………69
3.1 引言………………………………………………………………………69
3.2 实验部分…………………………………………………………………70
3.2.1 试剂……………………………………………………………………70
3.2.2 介孔晶体的合成………………………………………………………71
3.2.3 介孔晶体的表征………………………………………………………71
3.3 结果与讨论………………………………………………………………71
3.4 结论………………………………………………………………………84
3.5 参考文献…………………………………………………………………84

第4 章DNA-二氧化硅共组装介观晶体………………………………87
4.1 引言………………………………………………………………………87
4.2 实验部分…………………………………………………………………88
4.2.1 试剂……………………………………………………………………88
4.2.2 DNA-二氧化硅复合晶体的合成……………………………………89
4.2.3 DNA-二氧化硅复合晶体的表征……………………………………89
4.3 结果与讨论………………………………………………………………89
4.3.1 DNA-二氧化硅复合晶体的结构表征………………………………89
4.3.2 DNA-二氧化硅复合晶体的结构研究………………………………96
4.3.3 二维正方结构的形成机理研究……………………………………102
4.4 结论………………………………………………………………………106
4.5 参考文献…………………………………………………………………107

第5 章阴离子表面活性剂导向形成纳米颗粒和空心球的机理研究109
5.1 引言………………………………………………………………………109
5.2 实验部分…………………………………………………………………109
5.2.1 试剂…………………………………………………………………109
5.2.2 纳米颗粒的合成……………………………………………………110
5.2.3 空心球的合成…………………………………………………………111
5.2.4 表征与测试……………………………………………………………111
5.3 结果与讨论………………………………………………………………111
5.3.1 阴离子表面活性剂导向纳米颗粒的形成及机理研究………………111
5.3.2 阴离子表面活性剂导向空心球的形成及机理研究………………118
5.4 结论………………………………………………………………………123
5.5 参考文献…………………………………………………………………124

第6 章全书总结与展望………………………………………………125
6.1 全书主要内容和结论……………………………………………………125
6.2 工作展望…………………………………………………………………127

    因为介观晶体具有很多优良特性，如具有高度有序的结构且结构可调，可以使
    用不同材料构建骨架结构，可以用有机基团修饰，并且可以合成具有不同外形的介
    观晶体或复合结构。因此这些独特性质使得它们在大分子尤其是生物分子如蛋白
    质、酶的吸附和分离、化学传感器、生物医学、药物控制释放、化工催化、环境保护等
    领域展现出很大优越性和广阔的应用前景。目前介观晶体科学已经成为靠前上跨
    化学、物理、材料等多学科的热点前沿领域之一。