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超分子化学论文范文1
结构化学学科本身具有很强的理论性，难度大，涉及面广，不仅要求教师具有丰富的教学经验，能够将理论和实际联系起来，化繁为简，还要求学生具有一定的高等数学基础、良好的空间思维能力。针对结构化学教学的难度和效果，很多学者都进行了一系列有益的探索，从而提出了一些卓有成效的思路与方法。“在基础教育领域，大力倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学”，这样才能充分地弥补彼此之间的不足，真正地提高教学效果，达到培养新型应用型本科人才的目的。
1.启发式教学
目前，学生对结构化学的学习兴趣普遍不高，启发式教学能够帮助学生加深对结构化学的理解，掌握所学到的结构化学知识，最大限度地调动学生学习的积极性和主动性，获得良好的教学效果。此外，为了激发学生的兴趣，教师可以以层出不穷的国内外科研成果为例，给学生以“结构决定性质”的思想，常常给学生举一些例子，生动形象，加深了学生对知识的理解。
2.参与式教学
参与式教学在狭义上可以说是学校课堂教学，教师可在课堂上设置开放性的问题，让学生参与其中，从而进行参与式教学；而广义上的参与式教学可以看成是大课堂学习，即学习不仅是在课堂上，学生也可以通过其他的渠道获得知识，达成学习的效果。学生学习结构化学会经历一个吸收、思考、疑问、接受、再思考、理解、深化、掌握等的过程。结构化学与计算联系紧密，以往的结构化学推导和演算往往显得枯燥无味，教师讲授起来非常难，不易调动学生学习的积极性，学生的学也是一味重复式的机械练习，这样就失去了获取知识的真正意义和动力，并且也降低了趣味性。教师可以设置开放性的课后作业，例如，在讲授配位场理论和配合物的结构和性质时，给学生布置查阅有关超分子科学的论文，促使学生利用课后时间，到图书馆或者是其他数据库查阅相关资料文献等方式对感兴趣的课题展开探讨，尤其是要结合学生毕业设计的选题进行有针对性的研究，可以以小组的形式上交论文，并且每组选出来一名代表做一次PPT报告，然后根据论文和报告内容计入平时成绩。这样的教学方式，锻炼了学生的科研写作能力，激发了学生的求知欲望。总之，这种开放的参与式教学能给每个学生提供更多的参与机会和成功机会，让每个学生在参与中得到发展。
3.探究式教学
探究式教学是指在探究活动时，学生必须自己独立完成所有的探究任务，强调了每个学生个体的独立性。自由探究的研究和学习方法类似于“搞”科学、“搞”科研。结构化学课件有大量的图片，当学生看到这些图片时，就对微观结构有了一个基本的认识，然后他们可以利用电脑，自己构造一些简单的分子模型等，通过结构分析它们的性质，在最短的时间内获得大量知识，自主探究和协作研究，提高学习效率。教学实践证明，以微观模型引领学生进入微观的物质世界，自主构建模型，研究微观粒子运动规律，既提高了学生的学习积极性，又提高了学生的探究意识和创新精神。
4.实践式教学
超分子化学论文范文2
调整实验教学内容
目标的实现，离不开内容的精心设计。实验教学内容的有效整合至关重要，针对原有课程内容存在的经典有余、前沿不足等弊端，我们从以下几方面对实验内容进行了调整，积极优选实验内容，并编写了相应的实验教材。
（一）精选经典实验精细化学品合成与应用电化学方面有很多经典的实验，由于时间所限，我们只保留其中较有代表性的实验，如表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠）的合成、洗发香波的配制、酚醛树脂粘合剂的制备、聚醋酸乙烯酯乳胶涂料的配制、光亮电镀铜、方波脉冲电流镀锌、循环伏安法研究氧化与还原电位、毛细管电泳实验等，这些实验的开展是对精细化学品合成及应用电化学理论课程的有益补充，加深了学生对这些理论课程的学习与理解。
（二）精心设计综合性实验综合性实验应包括较丰富的实验内容，从合成制备到分析表征再到性能测试（实际应用）。学生在受到基本训练的同时，也能受到综合性的训练；不仅能接触到常规的实验室设备，也能接触一些先进的实验设备，从而开阔学生视野，培养综合运用化学知识的能力。通过二茂铁及衍生物的合成、分离和鉴定及1，2－二苯乙烷衍生物的制备这些综合实验的开展，学生不仅直接获取了知识技能，且进行了科研方面的初步训练，对其科学思维能力的培养不无裨益。
（三）增设开放性实验我们拥有一支实力较强的教学团队，团队成员全部活跃在教学、科研的第一线，承担多项国家、河北省的科研纵向项目以及企业联合的横向项目，取得了可喜的成果。结合我系教师的科研课题，我们增设了前沿的、开放性的实验供学生选择：如微波法降解纤维素的研究、具有荧光的超分子功能材料的制备与性能、氨基酸衍生物键合硅胶的制备、高温固相法合成掺杂型LiFePO4／C正极材料、钛基二氧化铅纳米复合电极的制备、天然多功能水处理剂的合成及其性能研究等等，让学生及早地参与到科研工作中来，不仅避免了学生在下一学期进行毕业论文选题时的盲目性，为以后毕业论文工作的顺利开展打下了一定的基础，也为老师们的科研注入了新的活力。［2］
（四）扩充实验手段近年来，超声波、微波、光、电及生物催化剂（酶、微生物、抗体酶）、绿色溶剂（离子液体、超临界流体、水）、微型实验、绿色合成等一系列先进实验技术手段和理念的发展，对于加快反应速度、提高产率、减少能耗、减小污染起到了意想不到的作用。［3］因此，在实验教学中，我们引入新的实验手段，将传统方法与微波、超声波合成手段进行对比，以期让学生更多地了解实验技术的最新发展。
（五）开展专业实验的双语教学针对我校应用化学专业的毕业生大多数都选择进一步深造的现状，为锻炼学生的科研能力，有效帮助学生顺利通过考研面试，我们选择性地开展了个别实验的双语教学。［4］即对于某一个实验，同时开设中文和英文两组实验，学生可以根据自己对英语的驾驭能力自行选择。实验完成后的实验报告必须用英文书写，这为学生以后撰写科技论文打下了一定的基础。双语实验教学如何采取恰当的教学措施来提高学生英文写作水平，使学生既能掌握专业词汇，又能掌握有机化学实验的技能操作，还有待于今后不断地探索。
超分子化学论文范文3
基于药物化学课程要求和特点，我们对教学方法的改革进行合理规划，以提高化学制药相关专业人才培养质量。通过ChemDraw软件可将传统单调、枯燥的化学结构和抽象的化学概念变得形象生动，激发学生学习兴趣，帮助学生更好地掌握知识。基于此，ChemDraw结构式绘制的运用给了我们一个令人满意的答案。通过教学方法改革，达到了实践教学目标，保障了应用人才的培养质量。
关键词:
结构式软件;药物化学;教学
建立新的药物化学课程体系(引入化学结构式绘制的辅助教学软件，并且引导学生学习、参与、互动有关结构上的教学内容)，培养学生的规范化、软件化、信息化的化学结构学习方法，提高理解、解析、应用化学结构知识，解决药品合成、制剂、检测、储运等环节涉及到的结构式方面的问题的职业能力。在总课时不变的情况下，按课程标准中重点掌握的药物种类，确定实施化学结构式软件教学探索的药物范围。解决学生以往对于重点需要会认，会画的药物结构学习的老大难问题。通过植入化学结构式软件的学习，有利于学生在画结构的同时更加清楚药物的基本母核和取代基团之间的关系，以及各结构的基本性质。
1课堂教学模式改革的思路
药物化学是一门发现与发明新药、合成化学药物、阐明药物化学性质、研究药物分子与机体细胞(生物大分子)之间相互作用规律的综合性学科，是药学领域中重要的带头学科。《药物化学》亦是我校化学制药、药物制剂、药物检测、药学等专业的一门专业核心课程，也是药学各专业学生开始接触和认识各种药物的一门课程。该课程建立在有机化学与无机化学学科的基础之上，涉及医学、药学、生物学等各个学科的内容，在学科建设与发展中起着重要的衔接作用，是学好药理学、药剂学以及药物分析等药学专业课程的必要基础。药物化学是建立在化学和生物学基础上，对药物结构和活性进行研究的一门学科。经过几年的课堂教学、教学反馈及教学效果的总结分析，我们发现学生普遍对于药物活性及作用规律掌握较好，而对于药物结构和涉及化学结构的理化性质、稳定性、配伍使用和合成方法等知识点难以消化。通过和在校学生及就业学生的交流和跟踪分析，我们发现相当一部分学生没有正确的应用化学的方法来学习药物化学，大多数人仍然停留在“背诵”的学习阶段来学习药物化学。基于此，为了提高学生的化学结构应用能力与药物化学解读化学结构式的能力，更为了远期提升就业竞争力，有必要对我校的药物化学课程教学方法进行实践化创新探索。本项目计划运用化学结构式绘图软件调动学生的学习主动性和创造性，并借此提高学生的化学结构式识别和应用水平等综合素质，提高就业竞争能力［1］。
2课堂教学改革与创新的具体做法和改进方向
2.1实施方案
ChemOffice软件［2－5］是由CambridgeSoft开发的一款综合性科学应用软件包，是目前世界上最优秀的化学绘图软件之一。其中，ChemDraw是Chemoffice中使用最为频繁的组件，是国际上绝大多数杂志指定的论文排版软件，因此，我们把ChemOffice软件引入到药物化学教学中有利于学生接触到当今最主流的结构式软件。本课程的教改定位于我校药物化学课程的再开发，在原有高职高专层次的课程体系中引入结构式绘图软件，辅助教学和课堂互动，并将随堂练习和课后作业电子化，软件化，规范化的并入平时考核体系中。由于课堂时间所限，教师在上课期间只做基本化学结构式软件的使用演示，大部分的软件使用和学习案例将以微课的形式发给学生进行自学。参考我校原有药物化学教学体系，在原课程体系的基础上增加化学结构式软件的学习及应用。在课程章节分布上，保持原有教学计划不变的基础上，对于涉及结构式部分的讲解(例如:理化性质、稳定性，鉴别方法、构效关系等知识点)采用创新的化学结构式软件辅助教学法。课堂上，教师将基本安装、调试及操作讲授和示范，课后把软件、作业、单元考核等通过电子邮件的方式发送给了参与教改的各班学生。目前，我们已经积累了一定深度和广度的化学结构式软件应用教学微课视频。以此为基础，再开发一系列适合我校药物化学学情的微课体系。学生可以提前预习，大大提高课堂教学的效率。
2.2课程评价方式
增加过程性考核比例，平时成绩的比例由原来的40%增加到50%。以小组(2～3人)为单位，根据课堂互动、汇报及课后作业的结构式绘制和解析情况进行给分，计入平时成绩。结合教学进程，教师布置每人一题，结构式各不相同，并结合课堂抽查现场绘制，杜绝抄袭和代画。学生复习教学内容，应用化学结构式绘图软件提交电子稿作业，教师批改并点评学生的化学结构式电子稿作业，并计入平时成绩。
2.3改进方向
根据一个学期的教改教学经验总结，我们在具体操作时应继续注重提高学生学习兴趣、提升课堂效率和完善课后评价体系。在提高学生学习兴趣方面，我们应结合ChemOffice软件强大的结构式和仪器绘图，分子量计算，数据处理，3D结构图，NMR和MS模拟等功能，进一步引导学生在其他化学相关课程作业、习题或科技创新活动的报告、论文、PPT中规范化和软件化的应用ChemOffice软件。让学生在学习和使用ChemOffice软件过程中，切身感受到通过药物化学课程中的导入的结构式软件学习，能够获得ChemOffice软件这一强大的学习和技能工具。同时，这一知识和技能的获得，无疑对学生的就业或继续深造是十分有益的。在提升课堂效率方面，我们应进一步加强微课视频等资源库建设，继续深挖第二课堂的时间和空间。现在大学生几乎人人都有手机，每班都有QQ群或微信群，我们应继续加大教学视频的建设，在课前发送到班级群，课堂上可以直接抽查预习情况及随堂考核，课后可将结果或答案分享到班级群。这样，预习和点评工作不占用主课堂时间，大大的提高了课堂效率。在完善课后评价体系方面，教师评价这一单一评价方式已经不能满足日益增长的学生人数与一对多评价体系之间的矛盾，我们应充分发挥网络化和信息化教学的优势，采取人工评价与智能评价相结合、随堂检测和在线考测相结合的方式进一步优化考核体系，做到高效智能，公平公正。目前，互联网上已经有比较成熟的免费的电子作业与在线考试、测验系统云平台，我校也有运行该平台的课程考试测验的成功经验，这无疑为大规模推广该课程信息化教学改革打下了坚实的基础。
3结论
该课程的教改定位于我校药物化学课程的再开发，在原有高职高专层次的课程体系中引入结构式绘图软件，辅助教学和课堂互动，并将随堂练习和课后作业电子化，软件化，规范化的并入平时考核体系中。该课程经过一个学期的改革探索，取得了显著的成效，参与教改试验班级的药物化学结构式相关知识和技能的理解和掌握较其他班级更加规范和深入，达到了教改的目的。(1)化学结构式软件学习和课程内容理解相互促进通过化学结构式软件学习，学生更规范和深入的学习化学结构式，提高对课程内容的理解。学生复习教学内容，应用化学结构式绘图软件提交电子稿作业，教师批改并点评学生的化学结构式电子稿作业并计入平时成绩，达到了教学相长的效果。(2)课程模式增加师生互动课程导论保持不变，课程精讲内插入软件演示，增加分组讨论及课堂互动，增加学生展示化学结构式绘图方法环节，充分引导学生参与教学，调动学生的积极性。(3)考核体系注重随堂考核，知识与技能并重在坚持原有考试体系的基础上，更注重过程性考核。我们不但要看期末考卷的笔试成绩，更要看平时学生的课堂互动(结构式现场绘制等)、自学能力及综合应用(课后作业化学结构的绘制和解析等)。平时的作业成绩和课堂展示环节将作为学生综合成绩的重要依据。该教学法注重知识与技能并重的培养方式，采用课中和课后考评相结合，对学生的化学结构式掌握情况进行考核和评分，其中抽查了部分同学当场绘制结构式，教师当场给出评判分数。
作者：陈维 单位：浙江医药高等专科学校
参考文献
［1］曾飞，唐琳俐.ChemOffice软件在超分子化学教学中的应用［J］．广州化工，2016，44(22):136－138.
超分子化学论文范文4
论文关键词：水热合成,2,2′-联苯二酸,1,10-邻菲罗啉,铜配合物
近年来随着科学技术发展对材料品质和性能的要求越来越高以及目前的强关联无机固体的研究孕育着新概念、新理论和新材料。具有特殊光、电、磁性质及催化性能的无机材料合成、制备与组装以及结构与性能之间关系研究的突破,导致新物种和新材料的出现,甚至会带动新的产业革命。新型无机化合物及功能材料的大量开发,主要依赖于新的合成途径、合成技术与相关理论的发展。水热合成法，简称水热法，属液相化学的范畴，是无机合成化学的一种重要方法。
水热法是指在密封的压力容器中，以水或其他液体作为介质（也可以是固相成分之一），在高温（大于100℃）高压（大于9.81MP）等条件下制备无机化合物晶体或粉体的一种化学合成方法， 水热法主要有温差法，降温法（或升温法）及等温法。水热法适合生长熔点较高，具有包晶反应或非同成分熔化，而在常温下又不溶于各种溶剂或溶解后即分解且不能再结晶的晶体材料。水热合成是在密闭条件下, 100～250℃范围内和由此产生的压力下,从可溶性或部分不溶性的反应前体一锅反应(one-pot reaction)组装出最终产物.从反应机理上讲,水热反应的机理符合溶液成核模型.在这种较为极端的反应条件下,水的黏度降低从而使扩散过程得到加强,使溶剂对固体组分的萃取和晶体生长变成可能[1,5-8]。一般而言，水热合成反应温度在25～100℃之间的称为低温水热合成反应;反应温度在100～200℃之间的称为中温水热合成反应;反应温度在200℃以上的称为高温水热合成反应。在水热法中，液态或气态是传递压力的媒介，在高压下，绝大多数反应物都能部分溶解于水，促使反应在液相或气相中进行，是无机合成与材料处理的一种有效方法[2]。
在水热合成中装填度起着重要的作用。水热合成中装填度(FC)，是指反应混合物密闭反应釜空间的体积分数。它在水热合成实验中极为重要，填充度一定时，反应温度越高，晶体生长速度越大。因此在实验中我们既要保持反应物处于液相传质的反应状态，又要防止由于过大的装填度而导致的过高压力。实验上，为安全起见，装填度一般控制在60～80%之间，80%以上的装填度在240℃时压力有突变[2]。本实验采用填充度为75％[2-13]。
当然，水热法也有其局限性，由于水热反应在高温高压下进行，因此对高压反应釜进行良好的密封成为水热反应的先决条件，这也造成水热反应的一个缺点:水热反应的非可视性。只有通过对反应产物的检测才能决定是否调整各种反应参数。前苏联科学院shobnikov结晶化学研究所的Popolltov等人在1990年报道[2]了用大块水晶晶体制造了透明高压反应釜，使得人们第一次直接看到了水热反应过程，实现根据反应随时调节条件的理想。另外，水热法往往只适用于氧化物功能材料或少数一些对水不敏感的硫化物的制备处理，而对于其他一些对水敏感(水解、分解、氧化等)的化合物的制备则不适用，这些问题需要通过非水溶剂热合成技术来解决。
2,2′-联苯二甲酸(2,2′-Diphenicacid，简称联苯酸或H2dpa)含有两个羧基，因而是很好的电子对给予体，用它做配体可以合成很多配合物，但是可能因为两个羧氧集团位阻效应，配合物很难合成；邻菲罗啉的两个氮原子上有孤对电子，可以提供给具有空轨道的金属离子，从而形成配位键.从理论上讲，邻菲罗啉分子中的三个苯环可以在同一个平面上[1,3-10]。邻菲啰啉（Phen）能与Cu（II）、Fe（II）、Co（II）、Ni(II)、Ru（II）和Eu（II）等形成的配合物是潜在的光、电、磁材料[11]。
在目前的晶体结构报道中，以2，2，—联苯二甲酸这种位阻极大的分子和邻菲啰晽共同作为配体与金属离子组装得到配合物晶体的报道很少，于是我们就拟采用一种位阻及大的分子2，2′—联苯二甲酸为配体，和邻菲啰晽共同与铜离子合成配合物晶体。通过合成这样的配合物来研究形成大位阻分子作为配体长成晶体的适宜条件，如温度，酸度等等[12-14]。同时还要对合成的晶体进行初步表征，以此来进一步对该晶体的一些微观状态进行了解，从中得到一些有关大位阻分子作为配体的有价值的结论。
1 实验部分
1.1试剂与仪器
1.1.1仪器
2400 型元素分析仪 美国PE公司
EQINOX55型红外光谱仪(KBr压片)德国布鲁特公司
NETZSCHSTA449C型热分析仪 德国NETZSCH公司
1.1.2试剂
碳酸氢钠 分析纯西安化学试剂厂
氢氧化钠分析纯西安化学试剂厂
五水硫酸铜分析纯西安化学试剂厂
亚硝酸钠 分析纯北京化工厂
邻氨基苯甲酸化学纯天津试剂厂
氯化铜分析纯 西安化学试剂厂
碱式碳酸铜分析纯西安化学试剂厂
无水乙醇 分析纯西安化学试剂厂
1.2 配体联苯酸的合成
按文献[17]合成配体2, 2′-联苯甲酸,合成路线如下:
(1)向装有机械搅拌器、滴液漏斗和温度计的250mL三颈瓶中，加入10g（0.315mol）邻氨基苯甲酸(a)和30mL水，加热溶匀，加入18.4mL浓盐酸，烧瓶用冰浴冷却，当反应液冷至0～5℃后，于30min内，由滴液漏斗加入5.3g（0.38mol）亚硝酸钠与70mL水配成的溶液，维持反应在5℃以下，得到重氮盐(b)的溶液。
(2)在1L烧杯中，将25.2gCuSO4·5H2O溶于100mL水中，加入42mL浓氨水，然后将溶液冷至10℃，制成CuSO4的氨水溶液。
(3)将8.4g盐酸羟胺溶于24mL水中，冷至10℃后，加入17mL6M氢氧化钠溶液制成羟胺溶液，并在使用前滤除不溶物质，将新制成的羟胺溶液立即加入上述CuSO4的氨水溶液中，同时搅拌，溶液成为灰蓝色，此为还原剂。
(4)用冰浴将1L烧杯中的还原剂冷至10℃，开动搅拌，将100mL的滴液漏斗深插于反应中，将重氮盐溶液经此滴液漏斗以10mL/min的速度加入，加料毕，搅拌5min。
(5)将反应液迅速加热至沸腾，用50mL浓盐酸酸化，联苯酸(c)呈浅棕色析出，将溶液静置过夜，抽滤，滤饼在布氏漏斗上用20mL冷水洗涤，干燥得粗产品。
(6)将粗产品悬浮于40mL水中，加入8g粉末NaHCO3，搅拌片刻后过滤，溶液与0.1g活性碳煮沸，热滤，趁热用6moL·L-1盐酸酸化黄褐色溶液，冷却，抽滤，用15mL水洗涤，烘干后得乳白色微晶。熔点：226.0℃～227.7℃，理论值227.0℃～229.0℃[17]。
1.3 配合物的合成
(1)分别称取0.5mmol氯化铜、联苯二酸、邻菲罗啉各三份。
将氯化铜和联苯二酸以3ml的蒸馏水溶解在小烧杯中，然后称取1.0mmol氢氧化钠加入到混合溶液中并搅拌30min。再加入称好的邻菲罗啉搅拌30min。此时氯化铜、联苯二酸、邻菲罗啉为1：1：1的蓝色浆状体系，调混合溶液Ph分别为4、7、10。将三份母液分别装入到聚四氟乙烯反应釜中（填充度为75%）。
(2)将反应釜装入到烘箱中调节温度为160℃反应四天，第五天以程序温法(每一小时降10℃)降至30℃.然后放置一天。
(3)取样时现将反应釜中的母液倒入小烧杯中静止沉淀，然后将澄清液倒出，向有晶体的烧杯中倒入少量的无水乙醇清洗晶体2-3次然后将晶体转移到滤纸上晾干。将晶体收集到一起贴上标签。
(4)按上述方法完成140℃、120℃条件下的配合物。
结果表明在温度为160℃、Ph 6-7溶液中生成的晶体较多且晶型较好。
1.4 实验现象
表1.1 出样时母液现象
温度（℃）
pH 4
pH 7
pH 10
160
140
120
蓝色沉淀
蓝色沉淀
蓝色沉淀
有黑褐色的针状晶体析出，不溶与无水乙醇。
有少量褐色的针状晶体析出，不溶与无水乙醇。
有褐色的针状晶体析出，不溶与无水乙醇
有褐色颗粒状晶体析出不溶与无水乙醇。
褐色的沉淀。
褐色的沉淀
1.5 检氯步骤
（1）取少量的晶体至小试管中，用浓硝酸进行硝化。
（2）逐滴加入AgNO3，并观察实验现象。
实验现象：发现试管中出现较多的白色沉淀，由于该沉淀不溶于浓硝酸，可知沉淀为AgCl，从而该配合物中含有Cl。
2结果与讨论
2.1红外光谱
图2.1配体1,10-邻菲罗啉的红外图谱
图2.2 配合物红外光谱图
由上面的图谱可知在1870～1650cm-1没有吸收峰，从而配合物中不含羧基，而在3420 cm-1和3060 cm-1附近的吸收峰应归为C-H的伸缩振动。在1510 cm-1为苯环的特征吸收，对比上面两幅图可见配体和配合物都在1406 cm-1有伸缩振动，与配体相比较配合物在1128 cm-1、、858 cm-1、均发生了蓝移。蓝移的原因可能由于空间位阻效应使邻菲罗啉的平面性偏离。在737 cm-1为Cu-N的吸收峰。
2.2元素分析
表2.1元素分析结果
元素 C H N
实测值（％） 50.12 3.54 10.43
理论值（％） 48.73 2.71 9.48
结合上面的红外图谱可知该配合物无羰基，配体和金属离子按我们设计合成的联苯二酸·邻菲罗啉合铜的三元体系的配合物中不含有2, 2′-联苯甲酸配体,猜测该配合物的分子式为[Cu(I)(C12H8N2O)]2Cl2，其元素分析测定值：ω(C)=50.12%，ω(H)= 3.54%，ω(N)=10.43%；理论值为：ω(C)=48.73 %，ω(H)= 2.71%，ω(N)=9.48 %。其实测值与理论值基本相符，这说明我们的猜测基本合理。
2.3热重分析
图2.3 配合物的TG图
由配合物的TG分析图可见,在氮气气氛中我们测定了配合物在室温至900℃下的热分解机理为:从室温至200℃几乎没有变化，从而说明配合物中没有结晶水。而配合物在400～700℃之间有一个明显的失重过程,其失重率占到64.15 %左右.而失去的分子经过分析计算可能是邻菲罗啉和氧，此时残余占到35.85%，即一分子的该配合物剩余200，经分析计算可能为CuCl。当温度升到700℃以后,TG曲线出现了上升的趋势在到达900℃时样品的增重率达到了100.9%，900℃残余质量占到总质量的36.75%,估计剩余物估计为Cu3N2。
3 结论
通过我们对温度和pH做的正交实验，结果发现在温度为160℃、pH 6～7的环境体系中生长的晶型较好晶体较多。并且发现在氯化铜、联苯二酸、邻菲罗晽三相体系形成的配合物中，联苯二酸配体没由参与配合物的合成。经过上述IR、TG和元素分析不难计算出该配合物的分子式为[Cu(I)(C12H8N2O)]2Cl2。
参考文献
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超分子化学论文范文5
关键词微电子技术集成系统微机电系统DNA芯片
1引言
综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。
50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。
在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。
221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺
微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。
自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。
现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。
21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。
目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。
随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。
3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域
在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：
(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。
因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。
(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。
量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。
以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。
目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。
QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。
4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点
在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。
正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。
系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。
SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。
对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。
（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。
（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。
（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。
微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。
在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。
5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点
微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。
微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。
MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。
MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。
目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。
当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。
微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。
采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。
DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。
目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。
6结语
在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。
回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！
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