摘要

我(wo)們利用(yong)表(biao)(biao)面(mian)敏感技術振動頻(pin)率產生光譜結(jie)合表(biao)(biao)面(mian)壓(ya)(ya)力(li)測量，獲得(de)了水上(shang)(shang)自組裝偶氮(dan)(dan)苯(ben)基光開(kai)關(guan)脂(zhi)(zhi)質單(dan)層(ceng)的(de)(de)分(fen)子(zi)洞察。光脂(zhi)(zhi)質可經歷(li)波長依賴、光觸(chu)發的(de)(de)順/反和反/順異構化，允許(xu)可逆控制表(biao)(biao)面(mian)壓(ya)(ya)力(li)和單(dan)層(ceng)中(zhong)脂(zhi)(zhi)質的(de)(de)分(fen)子(zi)順序。如果光開(kai)關(guan)脂(zhi)(zhi)質嵌(qian)入(ru)傳統磷脂(zhi)(zhi)層(ceng)，如1,2-二棕櫚酰-sn-甘(gan)油-3-磷脂(zhi)(zhi)（DPPC），我(wo)們表(biao)(biao)明，偶氮(dan)(dan)苯(ben)基脂(zhi)(zhi)質在其兩種(zhong)狀態之(zhi)間的(de)(de)切換會(hui)影響DPPC的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)壓(ya)(ya)力(li)和分(fen)子(zi)順序。值得(de)注(zhu)意的(de)(de)是，具有(you)較高表(biao)(biao)面(mian)壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)狀態（順式狀態）具有(you)較低的(de)(de)分(fen)子(zi)有(you)序度。這(zhe)個(ge)違反直覺的(de)(de)結(jie)果可以(yi)通過注(zhu)意到順式狀態的(de)(de)偶氮(dan)(dan)苯(ben)部分(fen)具有(you)更高的(de)(de)偶極矩來理解，因此有(you)利于與水的(de)(de)相互作用(yong)。系統的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)自由能通過與界面(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)脂(zhi)(zhi)質頭(tou)基的(de)(de)靜電相互作用(yong)而降低（表(biao)(biao)面(mian)壓(ya)(ya)力(li)增加），導致脂(zhi)(zhi)質尾與順式偶氮(dan)(dan)苯(ben)形成(cheng)環。這(zhe)種(zhong)光開(kai)關(guan)脂(zhi)(zhi)質尾部的(de)(de)紊亂(luan)擾亂(luan)了DPPC的(de)(de)有(you)序性(xing)。

介紹

偶氮苯(ben)基(ji)(ji)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑分子的(de)自(zi)組(zu)裝單分子膜(mo)是獨(du)特的(de)光(guang)開關界(jie)(jie)面(mian)(mian)，在(zai)納米(mi)技術中(zhong)具(ju)有潛在(zai)的(de)傳感器應用(yong)。1-3使用(yong)波長約400 nm的(de)光(guang)在(zai)順式(shi)和(he)反式(shi)狀(zhuang)態之間切(qie)換表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑可導致表(biao)面(mian)(mian)壓力、表(biao)面(mian)(mian)電位、，囊泡穩定性(xing)(xing)，和(he)臨(lin)界(jie)(jie)膠束濃(nong)度(du)。2,4-7研究還表(biao)明，將偶氮苯(ben)基(ji)(ji)表(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑嵌(qian)入人工膜(mo)中(zhong)，可以對(dui)(dui)機(ji)械敏感膜(mo)通道(dao)蛋白的(de)活(huo)性(xing)(xing)進(jin)行外部(bu)光(guang)學控制(zhi)(zhi)。8因此(ci)，了解切(qie)換過程(cheng)背后(hou)的(de)分子細節對(dui)(dui)于(yu)人工門控機(ji)制(zhi)(zhi)的(de)開發，最終可能用(yong)于(yu)生物學和(he)醫學應用(yong)。9盡管其重(zhong)要性(xing)(xing)，但對(dui)(dui)開關過程(cheng)缺乏詳細的(de)分子水平的(de)理(li)解。5

在(zai)此，我們研究了(le)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)開關脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)DT Azo-5P（圖(tu)1）的(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)(dan)層，其為純的(de)(de)(de)(de)(de)，并與脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)1,2-二棕櫚酰-sn-甘油(you)-3-磷酸膽堿（DPPC）混合。如(ru)圖(tu)1中的(de)(de)(de)(de)(de)UV/vis光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)所示，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)活性(xing)脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)可(ke)分(fen)(fen)(fen)別用(yong)(yong)370和(he)(he)(he)(he)450 nm的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)從其反式狀態切換到(dao)順(shun)式狀態并返回。我們將(jiang)表面(mian)壓力測量與無標簽、寬帶振(zhen)動和(he)(he)(he)(he)頻(pin)率產生(sheng)（VSFG）光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)結合。10這些(xie)技(ji)術(shu)使我們能夠研究空氣-水(shui)界面(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)單(dan)(dan)層。可(ke)以獲得有關脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)與水(shui)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)息以及脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)結構(gou)。在(zai)非線(xian)性(xing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學技(ji)術(shu)VSFG中，紅外(wai)(wai)（IR）光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)和(he)(he)(he)(he)可(ke)見光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)（VIS）光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)在(zai)界面(mian)處組合，產生(sheng)具有兩個入射光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)和(he)(he)(he)(he)頻(pin)率的(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)號。如(ru)果(guo)紅外(wai)(wai)線(xian)與分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)振(zhen)動共振(zhen)，信(xin)號就會強烈增強。已(yi)經證(zheng)明(ming)，這種通過分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)振(zhen)動的(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)提供了(le)有關脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)構(gou)象和(he)(he)(he)(he)取向的(de)(de)(de)(de)(de)信(xin)息。11-18在(zai)中心對(dui)稱介質(zhi)中禁止和(he)(he)(he)(he)頻(pin)產生(sheng)，因(yin)為這是一種二階(jie)非線(xian)性(xing)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學過程。19因(yin)此，該技(ji)術(shu)對(dui)中心對(dui)稱材(cai)料（如(ru)水(shui)表面(mian)）的(de)(de)(de)(de)(de)最外(wai)(wai)表面(mian)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)層敏感(gan)。相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)反，缺少信(xin)號表明(ming)界面(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料或分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)群是中心對(dui)稱的(de)(de)(de)(de)(de)。對(dui)于金(jin)表面(mian)偶(ou)氮(dan)苯(ben)功能化(hua)自組裝單(dan)(dan)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)膜，SFG在(zai)測定光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)異構(gou)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)截面(mian)和(he)(he)(he)(he)機(ji)理方(fang)面(mian)非常有用(yong)(yong)。得出的(de)(de)(de)(de)(de)結論是，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)異構(gou)化(hua)是由直接電子(zi)(zi)激發驅動的(de)(de)(de)(de)(de)，類似于液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)(de)(de)偶(ou)氮(dan)苯(ben)

我們將證明，通過切換(huan)光(guang)脂(zhi)(zhi)，可以可逆地控(kong)制(zhi)表面壓力和(he)脂(zhi)(zhi)類的分子順序。在同時(shi)含有光(guang)脂(zhi)(zhi)和(he)脂(zhi)(zhi)質DPPC的混合單層(ceng)中，我們可以通過光(guang)學切換(huan)偶氮(dan)苯基脂(zhi)(zhi)質來(lai)控(kong)制(zhi)DPPC的順序。這為外部控(kong)制(zhi)脂(zhi)(zhi)質相互作用提(ti)供(gong)了一種新方(fang)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！