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“綠色化學”促進材料研發: 利用微波合成方法制備自組裝的單分子層

更新時間：2025-03-05 點擊次數：3659

利用微波合成方法制備自組裝單分子層是一種高效且可控的手段。自組裝單分子層是一種通過小分子間相互作用（如范德華力、氫鍵、共價鍵等）在基底表面自發形成單分子厚度薄膜的技術。微波合成方法可以加速反應過程，提高反應效率，并實現對小分子層的精確控制。

自組裝單分子層（SAMs）在許多方面的應用, 包括生物傳感器, 電子器材,光電子器以及太陽能電池等都扮演著重要角色,微波化學能夠促進許多化學反應，而且透過減少溶劑和催化劑消耗為眾多化學反應提供了一個更“綠色”的途徑。

微波化學的加熱方式和熱能的分布，直接把能量分布在小分子上，能夠很有效地促進基質表面的化學反應。

初步結果顯示Sonogashira耦合反應利用微波加熱方法來合成一個單層的效果和傳統方法相約，但利用微波方法只需要200W的功率和4小時的回流反應時間而傳統方法則需要250W的功率和24小時的回流反應，微波方法節省了87%的能量和很多時間。

微波輔助合成的優勢：

微波能夠快速加熱反應體系，提供均勻的能量輸入，從而加速小分子的吸附和組裝過程。

微波可以實現更高的反應速率和選擇性，減少副反應的發生。

微波合成通常在較短的時間內完成，適合大規模制備。

自組裝單分子層的形成機制：

自組裝單分子層的形成依賴于分子的末端基團與基底表面的相互作用（如巰基與金表面的結合）。

小分子通過范德華力、氫鍵或共價鍵在基底表面排列，形成高度有序的單分子層。

應用實例：

生物傳感器：

利用自組裝單分子層修飾電極表面，用于檢測生物分子（如蛋白質、DNA）。

納米電子器件：

通過自組裝單分子層控制納米材料的表面性質，提高器件性能。