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（順式狀態）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。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之間切換表面活性劑可導致表面壓力、表面電位、，囊泡穩定性，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對于人工門控機制的開發，最終可能用于生物學和醫學應用。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的光從其反式狀態切換到順式狀態并返回。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！