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巴黎笛卡尔大学教授Goldmann博士来我校进行学术交流
发布时间:2014年07月05日 17:11    作者:ciclab    点击:[]

应胶体与界面化学教育部重点实验室张人杰教授的邀请,法国巴黎笛卡尔大学 (巴黎五大) 教授Michel Patrick Maurice GOLDMANN博士于2014年7月1-5日来山东大学进行学术交流。Goldmann教授来访期间,化学与化工学院院长、胶体与界面化学教育部重点实验室主任郝京诚教授等领导与客人进行了交谈,并向客人介绍了山东大学的教学、科研、国际合作及港澳台交流情况;Goldmann教授向各位领导介绍了巴黎笛卡尔大学的最新科研进展及与和法国科学研究院 (CNRS)合作培养高科技人才过程中的政策、经费来源、学位论文答辩、就业形势等双方共同关注的问题;胶体与界面化学教育部重点实验室侯万国教授、郑利强教授、孙德军教授、陈晓教授、刘洪国教授、马厚义教授、鲁在君教授、杜娜博士、李海平博士等听取了报告并与Goldmann教授进行了学术课题、研究生教育等方面的讨论。

2014年7月2日下午Goldmann教授为化学与化工学院教师和研究生作气液界面上的Langmuir单分子膜和固体基底上的Langmuir-Blodgett (LB)薄膜、自组装结构方面的前沿学术报告。题目分别是:1. 气液界面上的淀粉样蛋白晶体的结构 (Crystalline amyloid structures at interfaces);2. 原位表征空气-水界面上的表面活性剂圆形胶束的高度有序网络 (Direct evidence for highly organized networks of circular surface micelles of surfactant at the air-water interface)。

第一个报告时,Goldmann教授首先介绍了工作的研究背景-生物矿化和多肽。大家熟悉的珍母贝是一种混合材料,含有95%矿物质和5%有机物,但其矿化机制并不明确。由氨基酸组成的蛋白质和多肽有两种主要的二级结构:α螺旋和β折叠。Goldmann教授通过在空气/水界面上组装了端基为-NH2的12个氨基酸组成的淀粉样多肽单层膜,研究了膜中多肽分子形成β折叠的动力学过程;同时将气液界面上的单层膜转移到固体表面上,利用AFM表征了固体表面上的β折叠结构。在膜面积减小时,β折叠及其微区(domain)之间会存在一级相变。持续减小膜面积,减小分子间距离时,AFM结果表明,β折叠微区的横向晶级不变,而纵向晶级增加,越来越多的β折叠通过氢键加入微区,增加微区的长度。与国内大多数研究组不同的是,Goldmann教授擅长在气液界面上原位研究分子的排列方式。通过研究改变分子间距离时对应表面压变化的π-A等温线和原位衰减全反射红外光谱得知,膜中形成的淀粉样多肽β折叠是一种稳定结构。Goldmann教授重点使用掠角x射线散射(grazing incidence x-ray diffraction)原位表征不同分子间面积时的β折叠结构,由此给出一个β折叠中分子的准确排列方式。在生物矿化方面,他分别使用两种多肽(LSFD和 LDFD)单层膜在气液界面上诱导了生长了不同晶型的碳酸钙纳米晶体。虽然二者的π-A等温线形状相似,但对应的碳酸钙的生长动力学完全不同。该方法有助于认识为何不同甲壳类生物的外壳形貌和强度有较大差异。同时他讲述了通过溶剂或不同pH等方式调控LDFD膜诱导不同晶型碳酸钙的研究结果。

第二个报告中,Goldmann教授首先简单介绍了半氟代烷烃(SFA, FnHm)的结构。SFA一端是氟化烷烃链,具有强双疏效应,既疏水又疏油;另一端是烷烃链,疏水亲油。Goldmann教授的德国同事、国际著名胶体科学家Gaines教授曾于1991年在Langmuir期刊撰文发表了FnHm在空气/水界面上形成稳定单层膜的研究结果。该体系存在一些争议性研究结果:有的实验证明分子链采取头对头的排列方式,而有的实验证明分子链采取肩并肩的排列方式。Goldmann教授通过联用GIXD和GISAXS两种方式系统研究了不同分子链长的FnHm体系,对上述争议给出了新的解释:在同一膜中的不同位置,存在以上两种不同的分子排列方式。。同时指出,由于光学分辨率的限制,布鲁斯特角显微镜(BAM)只能观察到较长碳链(烷烃链中的碳数大于等于16)时Langmuir单层膜中的相变。实际上,通过GIXD等原位技术观察单层膜,小于该碳数的的半氟代烷烃膜中已发生了相变。所有的FnHm分子皆以六方点阵形式有序排列成半胶束微区,半胶束直径均一,约30 nm,远远大于一般的表面活性剂胶束(直径约5 nm)尺寸。通过x-射线衍射峰可计算出相关长度,即半胶束微区直径,不同分子形成的半胶束直径大小存在差别。AFM结果表明,这种半胶束可以很好地转移到固体基底。由于分子间相对稳定的相互作用,即使通过旋涂方法亦可得到这种半胶束膜层。半胶束中的分子主要垂直于空气/水界面排列。但两个胶束中间的分子平行于空气/水界面排列,而且很难从水平变为垂直。即使持续压缩膜层减小分子间距离,也不发生胶束-胶束之间的融合。因此通过多种方法皆可得到这类分子的半胶束阵列。

Goldmann教授讲完精彩的学术报告后,回答了师生感兴趣的学术问题。

Goldmann教授参观了胶体与界面化学教育部重点实验室、化学与化工学院大型仪器室,与实验室师生交流了最新研究进展。

Goldmann教授此行得到了山东大学、国际事务部、化学与化工学院、胶体与界面化学教育部重点实验室的支持,将助推我校胶体与界面科学学科发展以及对外学术交流;加深我们对分子自组织结构的形成机理和分子水平上原位表征技术的认识,带来国际前沿的新技术和新思路,推动山东大学的学术研究向深度、广度方面快速发展,提升学科影响力,达到了预期目的。

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