Koloidní chemie | Jiotower
koloidní chemie byla vždy nedílnou součástí několika chemických disciplín. Od preparativní anorganické chemie po fyzikální chemii byli vědci vždy fascinováni rozměry a možnostmi, které koloidy nabízejí. Od příchodu nanotechnologie a analytické nástroje, které se vyvinuly přes posledních desetiletích, koloidní chemie nebo “nano-chemie” se stala zásadní pro výzkum na vysoké úrovni v různých oborech.
příspěvky k tomuto speciálnímu vydání pokrývají většinu důležitých aspektů: výběr, návrh a syntéza stavebních bloků; příprava a modifikace gelových a koloidních struktur; analýza a aplikace, jakož i studium fyzikálních a fyzikálně-chemických jevů. A co je nejdůležitější, příspěvky tyto aspekty propojují, vztahují je a představují ucelený přehled.
malé molekuly mohou působit jako gelatátory, stejně jako polymery nebo koloidy. Chemická struktura těchto stavebních bloků definuje interakce mezi nimi a tím i strukturu a vlastnosti makroskopického materiálu. Malo de Molina et al. předložte komplexní přehled koloidních struktur generovaných samosestavením amfifilních molekul. Sestavy povrchově aktivních látek s malými molekulami a amfifilních polymerů ve vodě mohou tvořit hydrogely. Výsledné morfologie jsou diskutovány a jsou popsány cesty k gelaci. Latxague et al. ukázat syntetický přístup k bolaamfifilu založený na strukturách nalezených v živé přírodě. Na základě thymidinu a sacharidové části jsou dvě hydrofilní skupiny symetricky spojeny s hydrofobním rozpěrkem pomocí chemie kliknutí. Karbamátové skupiny přispívají k gelovým vlastnostem se supramolekulární vodíkovou vazbou.
gely získané z polysacharidu nebo jiných přírodních polymerů byly přezkoumány Karoyo a Wilson a del Valle et al. . Tyto materiály mají velký příslib pro použití v potravinářských, kosmetických, biomedicínských, farmaceutických vědách, ale také pro technické aplikace, jako je například katalýza. Pro všechny uvedené aplikace jsou vyžadovány vlastnosti přizpůsobené na míru, proto je prvořadá možnost kontroly vlastností, jako je stabilita, dimenze a reakce na vnější podněty. Karoyo a Wilson diskutovat supramolekulární interakce vedoucí k host-guest systémů a současné metody pro strukturní charakterizaci. Kromě biomedicínských vyhlídek hydrogelů na bázi peptidů, del Valle et al. poukázat na naše přístupy k molekulárnímu potisku a 3D bioprintingu.
tvorba gelů z koloidních struktur je prezentována van doornem a kol. a Hijnen a Clegg . Zatímco van Doorn et al. studoval chování povrchově funkcionalizovaných sférických nanočástic, Hijnen a Clegg studovali chování sférických válců v disperzi. Van Doorn a kol. funkcionalizaci povrchu koloidní částice s povrchem-zahájil Atomový Přenos Radikální Polymerizace (ATRP) technika. Použili N-isopropylakrylamid (NIPAAM) pro generování termoresponzivní polymerní korony na částicích. Gelační a gelové vlastnosti byly studovány v závislosti na hustotě roubování, délce řetězce a teplotě. Je ukázáno, jak sofistikovaná konstrukce částic umožňuje řízení makroskopických objemových vlastností. Hijnen a Clegg poukazují na zajímavé rysy, které nesférické částice vykazují v disperzích různých objemových frakcí. Představují spouštěcí fázovou separaci jako vhodný nástroj pro generování perkolačních sítí částic.
dvourozměrné struktury vytvořené z koloidních částic jsou prezentovány Bählerem a kol. . Koloidní monovrstvy s laditelné mezičásticově řádkování představují cenné výchozí materiály pro několik aplikací, jako je například generace plazmové substráty. Je však obtížné odstranit takové monovrstvy z rozhraní, aniž by došlo k narušení jejich polohy a pořadí. Příspěvek představuje tři způsoby vkládání monovrstva v polymerní fólie, vytváří koloid obsahující membránu, která může být snadno odstraněna z rozhraní.
non-sférické částice jsou také používány Cohen et al. . Autoři připravili suspenze fluorescenčně značených foto-zesíťovatelných polymethylmethakrylátových (PMMA) koulí. Dynamika a struktura těchto suspenzí byla důkladně studována dynamickým rozptylem světla (DLS) a nedávno vyvinutou technikou konfokální diferenciální dynamické mikroskopie. Stejné techniky byly použity pro studium elipsoidních částic, které byly vytvořeny roztažením výše uvedených sfér PMMA.
příprava a aplikace sférických sestav, tzv. supraparticles, podporovaný superhydrofobní povrchy, byly přezkoumány Sperling a Gradzielski . Poukazují na to, že takové složité struktury lze pohodlně připravit, když se disperze odpaří řízeným způsobem, ideálně na superhydrofobních površích. Autoři komplexně prezentují a hodnotí obrovské možnosti techniky ovládání tvaru, interiéru a funkčnosti. Nakonec nastíní několik potenciálních aplikací od biomedicínských aplikací po samohybné částice.
pochopení toho, jak struktura koloidů nebo gelů ovlivňuje mikroskopické nebo makroskopické vlastnosti, je nezbytné pro racionální návrh materiálu. Starndman a Zhu ukazují, jak výkon a vlastnosti self-léčení dynamic gel struktur je ovlivněna supramolekulární interakce v gelu materiálů a jakým způsobem šití interakce ovládá vlastnosti. Autoři také poukazují na možné aplikace těchto materiálů např. v biomedicíně. Transportní jevy v gelových sítích hodnotí Tokita . Považován za rozpouštědlo stabilizované polymerní sítí, transport malých molekul se řídí difuzí, viskozitou a průtokem rozpouštědla, jakož i odporem uloženým polymerní sítí.
Strzelczyk et al. použité modifikované mikrogely na bázi poly (ethylenglykolu) (PEG) pro studium adhezivních procesů a kvantifikaci adhezních energií. Funkcionalizované mikrogely byly přivedeny do kontaktu s funkcionalizovanými skleněnými sklíčky. Komplementární funkcionalizace vede k silnější adhezi jako bez funkcionalizace. Velikost adheze byla vypočtena s kontaktními oblastmi získanými interferometrickými měřeními. Dva příklady z biomedicíny, rozpoznávání protilátek a praní, uvolňování půdních polymerů, ukázaly, že tato platforma je všestranným a pohodlným senzorem pro měření adhezních vlastností.
šíře příspěvků podtrhuje význam koloidní chemie pro různé obory. Užijte si čtení!
