摘要

我們利用表(biao)(biao)面(mian)敏感技(ji)術振動頻率產生光(guang)(guang)(guang)(guang)譜結(jie)合表(biao)(biao)面(mian)壓力(li)(li)測(ce)量，獲得(de)了水上自組裝(zhuang)偶氮苯(ben)基光(guang)(guang)(guang)(guang)開關(guan)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)單層的(de)(de)(de)(de)分子(zi)(zi)洞察。光(guang)(guang)(guang)(guang)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)可(ke)經歷波長依賴、光(guang)(guang)(guang)(guang)觸(chu)發的(de)(de)(de)(de)順/反(fan)和反(fan)/順異構(gou)化，允許可(ke)逆控制(zhi)表(biao)(biao)面(mian)壓力(li)(li)和單層中脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)分子(zi)(zi)順序。如果(guo)光(guang)(guang)(guang)(guang)開關(guan)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)嵌入(ru)傳統磷脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)層，如1,2-二棕櫚酰(xian)-sn-甘油-3-磷脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)（DPPC），我們表(biao)(biao)明，偶氮苯(ben)基脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)在其兩種狀態之間的(de)(de)(de)(de)切換會影響DPPC的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)壓力(li)(li)和分子(zi)(zi)順序。值得(de)注(zhu)意的(de)(de)(de)(de)是(shi)，具有較(jiao)高表(biao)(biao)面(mian)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)狀態（順式(shi)(shi)狀態）具有較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)分子(zi)(zi)有序度。這(zhe)個違(wei)反(fan)直覺的(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)可(ke)以通(tong)過(guo)注(zhu)意到(dao)順式(shi)(shi)狀態的(de)(de)(de)(de)偶氮苯(ben)部分具有更(geng)高的(de)(de)(de)(de)偶極矩來理(li)解，因(yin)此有利于與水的(de)(de)(de)(de)相互(hu)作用。系統的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)自由(you)能(neng)通(tong)過(guo)與界(jie)面(mian)上的(de)(de)(de)(de)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)頭基的(de)(de)(de)(de)靜電(dian)相互(hu)作用而降低（表(biao)(biao)面(mian)壓力(li)(li)增加），導致脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)尾與順式(shi)(shi)偶氮苯(ben)形成環。這(zhe)種光(guang)(guang)(guang)(guang)開關(guan)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)尾部的(de)(de)(de)(de)紊亂擾亂了DPPC的(de)(de)(de)(de)有序性。

介紹

偶(ou)氮苯基表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑分子(zi)的(de)(de)自組裝單分子(zi)膜(mo)是獨特的(de)(de)光(guang)開關界(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)，在納米(mi)技術中具有潛在的(de)(de)傳感器應用。1-3使用波長約400 nm的(de)(de)光(guang)在順式(shi)和反(fan)式(shi)狀(zhuang)態之間(jian)切(qie)換(huan)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑可(ke)(ke)導致(zhi)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)壓力、表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)電(dian)位、，囊泡穩定性(xing)(xing)，和臨界(jie)(jie)膠束濃度(du)。2,4-7研究還(huan)表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)，將偶(ou)氮苯基表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)劑嵌入人工膜(mo)中，可(ke)(ke)以(yi)對(dui)機械敏感膜(mo)通道蛋白的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)進行外(wai)部光(guang)學(xue)控(kong)制。8因此(ci)，了解(jie)切(qie)換(huan)過程背后的(de)(de)分子(zi)細節對(dui)于(yu)(yu)人工門(men)控(kong)機制的(de)(de)開發，最終可(ke)(ke)能用于(yu)(yu)生物學(xue)和醫學(xue)應用。9盡管其重要(yao)性(xing)(xing)，但對(dui)開關過程缺(que)乏詳細的(de)(de)分子(zi)水(shui)平的(de)(de)理(li)解(jie)。5

在(zai)此，我們研究(jiu)(jiu)了(le)光(guang)(guang)開關脂(zhi)質DT Azo-5P（圖(tu)1）的(de)(de)(de)(de)單(dan)層，其為純的(de)(de)(de)(de)，并與(yu)脂(zhi)質1,2-二(er)棕櫚酰-sn-甘油-3-磷酸膽堿（DPPC）混合。如(ru)圖(tu)1中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)UV/vis光(guang)(guang)譜所示，光(guang)(guang)活性(xing)(xing)脂(zhi)質可(ke)分(fen)(fen)別用(yong)(yong)370和(he)(he)450 nm的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)從其反(fan)式狀態(tai)(tai)切換到順式狀態(tai)(tai)并返回(hui)。我們將表(biao)面(mian)壓力測量與(yu)無(wu)標(biao)簽、寬帶振動(dong)和(he)(he)頻(pin)率產(chan)生（VSFG）光(guang)(guang)譜相結(jie)(jie)合。10這(zhe)些技術(shu)使我們能(neng)夠研究(jiu)(jiu)空氣-水(shui)(shui)界面(mian)上的(de)(de)(de)(de)脂(zhi)質分(fen)(fen)子(zi)(zi)單(dan)層。可(ke)以獲得有(you)關脂(zhi)質與(yu)水(shui)(shui)分(fen)(fen)子(zi)(zi)相互作用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)信(xin)息以及脂(zhi)質的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)結(jie)(jie)構(gou)。在(zai)非(fei)線性(xing)(xing)光(guang)(guang)學技術(shu)VSFG中(zhong)(zhong)(zhong)，紅(hong)外（IR）光(guang)(guang)束(shu)和(he)(he)可(ke)見光(guang)(guang)（VIS）光(guang)(guang)束(shu)在(zai)界面(mian)處(chu)組(zu)(zu)合，產(chan)生具有(you)兩個入(ru)射光(guang)(guang)束(shu)和(he)(he)頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)信(xin)號。如(ru)果紅(hong)外線與(yu)分(fen)(fen)子(zi)(zi)振動(dong)共振，信(xin)號就會強烈增(zeng)強。已經證明，這(zhe)種通過分(fen)(fen)子(zi)(zi)振動(dong)的(de)(de)(de)(de)技術(shu)提供了(le)有(you)關脂(zhi)質分(fen)(fen)子(zi)(zi)構(gou)象和(he)(he)取向的(de)(de)(de)(de)信(xin)息。11-18在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)心對(dui)稱介質中(zhong)(zhong)(zhong)禁(jin)止和(he)(he)頻(pin)產(chan)生，因為這(zhe)是一種二(er)階非(fei)線性(xing)(xing)光(guang)(guang)學過程(cheng)。19因此，該技術(shu)對(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)心對(dui)稱材料（如(ru)水(shui)(shui)表(biao)面(mian)）的(de)(de)(de)(de)最外表(biao)面(mian)分(fen)(fen)子(zi)(zi)層敏(min)感(gan)。相反(fan)，缺少(shao)信(xin)號表(biao)明界面(mian)上的(de)(de)(de)(de)材料或分(fen)(fen)子(zi)(zi)群是中(zhong)(zhong)(zhong)心對(dui)稱的(de)(de)(de)(de)。對(dui)于金表(biao)面(mian)偶氮(dan)苯功能(neng)化(hua)自組(zu)(zu)裝單(dan)分(fen)(fen)子(zi)(zi)膜，SFG在(zai)測定(ding)光(guang)(guang)異構(gou)化(hua)的(de)(de)(de)(de)截面(mian)和(he)(he)機理方面(mian)非(fei)常有(you)用(yong)(yong)。得出的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)論是，光(guang)(guang)異構(gou)化(hua)是由直接電子(zi)(zi)激發驅動(dong)的(de)(de)(de)(de)，類似于液(ye)相中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)偶氮(dan)苯

我(wo)們將證明，通過切(qie)換光(guang)脂(zhi)，可(ke)以(yi)可(ke)逆地(di)控制(zhi)表(biao)面壓力(li)和(he)脂(zhi)類的(de)(de)分子順(shun)序(xu)。在同時(shi)含有光(guang)脂(zhi)和(he)脂(zhi)質(zhi)(zhi)DPPC的(de)(de)混(hun)合單層中，我(wo)們可(ke)以(yi)通過光(guang)學(xue)切(qie)換偶氮(dan)苯基(ji)脂(zhi)質(zhi)(zhi)來控制(zhi)DPPC的(de)(de)順(shun)序(xu)。這為外(wai)部(bu)控制(zhi)脂(zhi)質(zhi)(zhi)相互作用(yong)提供了一種新方法。

水面上單分子層膜通過磷脂光控開關實現可逆光學控制——摘要、介紹

水面上單分子層膜通過磷脂光控開關實現可逆光學控制——實驗

水面上單分子層膜通過磷脂光控開關實現可逆光學控制——結果與討論

水面上單分子層膜通過磷脂光控開關實現可逆光學控制——結論、致謝！