摘要

我們利用表面敏感技術振動頻率產生光譜結合表面壓力測量，獲得了水上自組裝偶氮苯基光開關脂質單層的分子洞察。光脂質可經歷波長依賴、光觸發(fā)的順/反和反/順異構化，允許可逆控制表面壓力和單層中脂質的分子順序。如果光開關脂質嵌入傳統(tǒng)磷脂層，如1,2-二棕櫚酰-sn-甘油-3-磷脂（DPPC），我們表明，偶氮苯基脂質在其兩種狀態(tài)之間的切換會影響DPPC的表面壓力和分子順序。值得注意的是，具有較高表面壓力的狀態(tài)（順式狀態(tài)）具有較低的分子有序度。這個違反直覺的結果可以通過注意到順式狀態(tài)的偶氮苯部分具有更高的偶極矩來理解，因此有利于與水的相互作用。系統(tǒng)的表面自由能通過與界面上的脂質頭基的靜電相互作用而降低（表面壓力增加），導致脂質尾與順式偶氮苯形成環(huán)。這種光開關脂質尾部的紊亂擾亂了DPPC的有序性。

介紹

偶氮苯基表面活性劑分子的自組裝單分子膜是獨特的光開關界面，在納米技術中具有潛在的傳感器應用。1-3使用波長約400 nm的光在順式和反式狀態(tài)之間切換表面活性劑可導致表面壓力、表面電位、，囊泡穩(wěn)定性，和臨界膠束濃度。2,4-7研究還表明，將偶氮苯基表面活性劑嵌入人工膜中，可以對機械敏感膜通道蛋白的活性進行外部光學控制。8因此，了解切換過程背后的分子細節(jié)對于人工門控機制的開發(fā)，最終可能用于生物學和醫(yī)學應用。9盡管其重要性，但對開關過程缺乏詳細的分子水平的理解。5

在此，我們研究了光開關脂質DT Azo-5P（圖1）的單層，其為純的，并與脂質1,2-二棕櫚酰-sn-甘油-3-磷酸膽堿（DPPC）混合。如圖1中的UV/vis光譜所示，光活性脂質可分別用370和450 nm的光從其反式狀態(tài)切換到順式狀態(tài)并返回。我們將表面壓力測量與無標簽、寬帶振動和頻率產生（VSFG）光譜相結合。10這些技術使我們能夠研究空氣-水界面上的脂質分子單層。可以獲得有關脂質與水分子相互作用的信息以及脂質的分子結構。在非線性光學技術VSFG中，紅外（IR）光束和可見光（VIS）光束在界面處組合，產生具有兩個入射光束和頻率的信號。如果紅外線與分子振動共振，信號就會強烈增強。已經證明，這種通過分子振動的技術提供了有關脂質分子構象和取向的信息。11-18在中心對稱介質中禁止和頻產生，因為這是一種二階非線性光學過程。19因此，該技術對中心對稱材料（如水表面）的最外表面分子層敏感。相反，缺少信號表明界面上的材料或分子群是中心對稱的。對于金表面偶氮苯功能化自組裝單分子膜，SFG在測定光異構化的截面和機理方面非常有用。得出的結論是，光異構化是由直接電子激發(fā)驅動的，類似于液相中的偶氮苯

我們將證明，通過切換光脂，可以可逆地控制表面壓力和脂類的分子順序。在同時含有光脂和脂質DPPC的混合單層中，我們可以通過光學切換偶氮苯基脂質來控制DPPC的順序。這為外部控制脂質相互作用提供了一種新方法。

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！