手性单壁碳纳米管旋光异构体的主-客体化学识别分离法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51572071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0203.碳素材料与超硬材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Chiral single-walled carbon nanotubes (SWNTs) have two enantiomers which are mirror images each other. It is crucial to achieve the two enantiomers of chiral SWNTs for the study and understanding of the fundamental optical properties of one dimensional closed system, as well as for the developing of new electronic and spintronic materials to be able to control the photon absorption and emission as never before. However, current methods of synthesizing SWNTs result inevitably in racemic mixtures of right- and left-handed SWNTs with a specific chirality, which have impeded the study of the enantiomers of SWNTs. In this project, arc-discharged SWNTs are dispersed in water or organic solvent by the host-guest chemical recognition of some novel separating reagents with the assistance of sonication. The affinity of the right-handed carbon nanotubes with a specific separating reagent is expected to be different from that of the left-handed counterpart, which would lead to their differences both in solubility and in buoyant density. Thus, it is quite possible to achieve effecient sorting of the right-handed and/or left-handed enantiomers of a specific chiral SWNTs by a nonlinear density gradient ultracentrifugation. One dimensional nano optically active crystal would be self-assembled by some crystal growth technologies, from the dispersion of the right- or left-handed SWNTs, with the guidance of some separating reagents around individual nanotubes. The scientific question, whether the nano optical active crystals are composed of SWNTs with the same chirality and the same handedness, will be clarified by structural characterization. Some novel properties of the one-dimensional nano optical active crystals might be discovered by the detailed study of their electrical, optical and magnetic anisotropy properties, which might lead to their application as novel optoelectronic materials.
手性单壁碳纳米管有两个互为镜像的旋光异构体。无论是对研究和理解一维封闭体系的基础光学性质,还是对开发能够控制光子的吸收和发射的全新的光电子和自旋电子材料,获得碳纳米管的旋光异构体都是至关重要的。本课题拟通过新型分离试剂对手性单壁碳纳米管的主-客体化学识别作用,在超声波辅助下将电弧放电法合成的碳纳米管单分散在水或者有机溶剂中;利用单壁碳纳米管的左旋和右旋异构体与分离试剂螺旋状组装体之间因亲合力的不同所产生的溶解性和浮力密度的差异,经过密度梯度超速离心处理达到不同手性单壁碳纳米管旋光异构体的有效分离;采用晶体生长技术,在分离试剂分子的导引作用下自组装碳纳米管旋光晶体,通过结构表征阐明它们是否是由相同手性和相同螺旋方向的碳纳米管构成的科学问题,从而建立一种分离和提纯碳纳米管旋光异构体的新方法。通过电、光和磁学等性能的测试发现该一维纳米晶体的某些新颖的性质,并探索将它们用做新型光电子材料的可能。

结项摘要

电弧放电法所合成的单壁碳纳米管(SWNTs)缺陷少、长度长、管壁直,聚集成粗大的管束,因此对它们的分散和分离更加困难。本项目通过电弧放电大量制备了SWNTs,利用它们与四大类新型手性分散试剂所形成的主-客体化学识别作用,经由非线性密度梯度来分离具有单一导电性或者旋光活性的SWNTs。. 不同侧链接枝的聚甲基硅烷对大直径和小螺旋角的金属性SWNTs具有很高的选择性分散作用,侧链越长选择性越高,这是聚甲基硅烷到SWNTs的电荷转移的结果。电化学研究表明聚甲基(1-十一羧酸基)硅烷所分散的碳纳米管具有优异的电化学活性。. 三苯胺聚酰亚胺类高聚物对半导体性SWNTs的选择性分散作用是随着主链和侧链长度的增加而增强的。主链与SWNTs以π-π相互作用相结合的,主链越长这种相互作用越强;而侧链起到了调节主链在SWNTs表面取向的作用,并且侧链越长这种调节作用越明显。. 合成八种天然α氨基酸的十二烷酰基衍生物,它们对SWNTs都有分散作用,尤以十二酰基亮氨酸钠效果最优,这是共轭的氨基酸头基与SWNTs之间的π-π相互作用的结果。从氨基酸衍生物到纳米管的电荷转移致使前者对半导体性SWNTs具有一定的选择性。. 烷基(乙基,正丁基,正己基和正辛基)化的3-甲基咪唑氟硼酸盐离子液体对SWNTs有选择性分散作用,其中正己基化的咪唑基离子液体的分散能力最强。乙基与正丁基长度短,它们与SWNTs的CH-π相互作用弱;正辛基化的咪唑基离子液体的水溶性差。烷基(正丁基,正十二烷基和正十六烷基)化的吡啶氟硼酸盐离子液体对SWNTs的选择性分散作用是随着烷基链的增大而增大的,这是它们与SWNTs之间的CH-π相互作用增大的结果。. 通过非线性密度梯度分离法获得了高纯度的半导性SWNTs和较高纯度的金属性SWNTs。采用慢蒸发溶剂的方法,从单根分散的SWNTs生长出长程有序排列、长而直的纳米晶体。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Tb@C_(82)异构体的分离及其电化学性质研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Acta Chimica Sinica
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    董薇;聂梦思;廉永福
  • 通讯作者:
    廉永福
The isolation and electrochemical property of Tb2C90 (I, II) isomers
Tb2C90(I,II)异构体的分离及电化学性能
  • DOI:
    10.1080/1536383x.2018.1474349
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    FULLERENES NANOTUBES AND CARBON NANOSTRUCTURES
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Nie Mengsi;Lian Yongfu
  • 通讯作者:
    Lian Yongfu
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聚甲基(1-十一烷酸)硅烷选择性萃取金属单壁碳纳米管的拉曼光谱证据
  • DOI:
    10.1166/jnn.2017.14374
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    Journal of Nanoscience and Nanotechnology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Gao Jinling;Liu Guoqiang;Xu Wende;Lian Yongfu
  • 通讯作者:
    Lian Yongfu
Electrochemical Performance of Carbon Onions Fabricated by Electric Arc-Discharge Method
电弧放电法制备碳洋葱的电化学性能
  • DOI:
    10.1002/elan.201500534
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Electroanalysis
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Chao Ruan;Jinsong Leng;Lian Yongfu
  • 通讯作者:
    Lian Yongfu
Determination of six organophosphorus pesticides in water samples by three-dimensional graphene aerogel-based solid-phase extraction combined with gas chromatography/mass spectrometry.
三维石墨烯气凝胶固相萃取-气相色谱/质谱联用测定水样中6种有机磷农药
  • DOI:
    10.1039/c7ra13316b
  • 发表时间:
    2018-03-13
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Sun, P.;Gao, Y. L.;Xu, C.;Lian, Y. F.
  • 通讯作者:
    Lian, Y. F.

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其他文献

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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    赵艳丽;周琴;廉永福;于海涛
  • 通讯作者:
    于海涛
Engineering the Work Function of Buckled Boron α?Sheet by Lithiumnbsp;Adsorption: A First-Principles Investigation
设计锂屈曲硼α片的功函数
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑冰;于海涛;谢颖;廉永福
  • 通讯作者:
    廉永福
四氯化碳用于纯化单层碳纳米管的
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    佳木斯大学学报(自然科学学报) 25(5) 710-712 (2007)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    袁 寰;廉永福
  • 通讯作者:
    廉永福
内嵌双钇金属富勒烯Y_2C_2@C_(82)(Ⅲ)和Y_2@C_(82)(Ⅲ)的分子结构
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    黑龙江大学自然科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    廉永福;李慧;牛犇;梁希慧
  • 通讯作者:
    梁希慧
单壁碳纳米管的纯化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    哈尔滨师范大学自然科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙芳;廉永福
  • 通讯作者:
    廉永福

其他文献

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廉永福的其他基金

嵌于大碳笼富勒烯内的双钇原子是金属原子对还是金属碳化物?
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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