Kolloidkemi | Jiotower
Kolloidkemi har altid været en integreret del af flere kemiske discipliner. Lige fra præparativ uorganisk kemi til fysisk kemi har forskere altid været fascineret af dimensionerne og mulighederne kolloider tilbyder. Siden fremkomsten af nanoteknologi og analytiske værktøjer, som har udviklet sig gennem de seneste årtier, er kolloidkemi eller “nanokemi” blevet afgørende for forskning på højt niveau inden for forskellige discipliner.
bidragene til dette Særnummer dækker de fleste af de vigtige aspekter: valg, design og syntese af byggesten; forberedelse og modifikation af gel og kolloide strukturer; analyse og anvendelse samt undersøgelse af fysiske og fysisk-kemiske fænomener. Vigtigst er det, at bidragene forbinder disse aspekter, relaterer dem og præsenterer et omfattende overblik.
små molekyler kan fungere som gelatorer såvel som polymerer eller kolloider. Den kemiske struktur af disse byggesten definerer interaktionerne mellem dem og dermed strukturen og egenskaberne af det makroskopiske materiale. Malo de Molina et al. præsentere en omfattende gennemgang af kolloide strukturer genereret ved selvmontering af amfifile molekyler. Samlinger af overfladeaktive stoffer med små molekyler såvel som amfifile polymerer i vand kan danne hydrogeler. De resulterende morfologier diskuteres, og ruter til gelering beskrives. Et al. Vis en syntetisk tilgang til en bolaamphiphile baseret på strukturer, der findes i levende natur. Baseret på thymidin og en sacchariddel er to hydrofile grupper symmetrisk forbundet med en hydrofob afstandsstykke via klikkemi. Carbamatgrupper bidrager til gelegenskaber med supramolekylær hydrogenbinding.
geler opnået fra polysaccharid eller andre naturlige polymerer blev gennemgået af Karoyo og del Valle et al. . Disse materialer har et stort løfte om anvendelse i fødevarer, kosmetik, Biomedicin, farmaceutiske videnskaber, men også til tekniske anvendelser som f.eks. katalyse. Skræddersyede egenskaber er nødvendige for alle de nævnte applikationer, og muligheden for at kontrollere egenskaber som stabilitet, dimension og respons på eksterne stimuli er derfor altafgørende. Karoyo diskuterer supramolekylære interaktioner, der fører til vært-gæst-systemer og præsenterer metoder til strukturel karakterisering. Ud over de biomedicinske udsigter til peptidbaserede hydrogeler, del Valle et al. peg vores tilgange til molekylær imprinting og 3D bioprinting.
dannelsen af geler fra kolloide strukturer præsenteres af van Doorn et al. af Hijnen og Clegg . Mens van Doorn et al. studerede opførelsen af overfladefunktionaliserede sfæriske nanopartikler, hijnen og Clegg studerede opførelsen af sphero-cylindre i dispersion. Van Doorn et al. funktionaliserede overfladen af kolloide partikler med en overfladeinitieret Atomoverførsel radikal Polymerisation (atrp) teknik. De brugte N-isopropylacrylamid (NIPAAM) til generering af en termoresponsiv polymerkorona på partiklerne. Gelerings-og gelegenskaberne blev undersøgt i afhængighed af podningstæthed, kædelængde og temperatur. Det er vist, hvordan sofistikeret partikeldesign muliggør styring af makroskopiske bulkegenskaber. Hijnen og Clegg påpeger de interessante træk, som ikke-sfæriske partikler udviser i dispersioner af forskellige volumenfraktioner. De præsenterer triggerinduceret faseseparation som et praktisk værktøj til generering af perkolerende partikelnetværk.
todimensionale strukturer skabt af kolloide partikler præsenteres af B. . Kolloide monolag med indstillelig interpartikelafstand præsenterer værdifulde udgangsmaterialer til flere anvendelser, såsom generering af plasmoniske substrater. Der er imidlertid vanskeligheden ved at fjerne sådanne monolag fra grænsefladen uden at forstyrre deres position og orden. Bidraget præsenterer tre måder at indlejre monolaget i en polymerfilm, hvilket skaber en kolloidholdig membran, som let kan fjernes fra grænsefladen.
ikke-sfæriske partikler bruges også af Cohen et al. . Forfatterne fremstillede suspensioner af fluorescerende mærkede fototværsbart polymethylmethacrylat (PMMA) kugler. Dynamikken og strukturen af disse suspensioner blev grundigt undersøgt ved dynamisk lysspredning (DLS) og den nyligt udviklede teknik til konfokal differential dynamisk mikroskopi. De samme teknikker blev anvendt til undersøgelse af ellipsoide partikler, som blev skabt ved at strække de ovennævnte PMMA-kugler.
forberedelse og anvendelse af sfæriske samlinger, såkaldte suprapartikler, hjulpet af superhydrofobe overflader, blev gennemgået af Sperling og Gradsielski . De påpeger, at sådanne komplekse strukturer bekvemt kan fremstilles, når dispersioner fordampes på en kontrolleret måde, ideelt på superhydrofobe overflader. Forfatterne præsenterer og evaluerer omfattende de enorme muligheder for teknikken til styring af form, interiør og funktionaliteter. Endelig skitserer de flere potentielle anvendelser lige fra biomedicinske applikationer til selvkørende partikler.
at forstå, hvordan strukturen af kolloider eller geler påvirker de mikroskopiske eller makroskopiske egenskaber, er afgørende for rationel materialedesign. Starndman og Ju viser, hvordan ydeevnen Og egenskaberne ved selvhelbredende dynamiske gelstrukturer påvirkes af supramolekylære interaktioner i gelmaterialer, og på hvilken måde skræddersyningen af interaktion styrer egenskaberne. Forfatterne peger også mod potentielle anvendelser af disse materialer, f.eks. Transportfænomener i gelnetværk gennemgås af Tokita . Betragtes som opløsningsmiddel stabiliseret af et polymernetværk, lille molekyletransport styres af diffusion, viskositet og opløsningsmiddelstrømmen såvel som af modstanden pålagt af polymernetværket.
Strelk et al. brugte modificerede Poly (ethylenglycol) (PEG)-baserede mikrogeler til at studere klæbende processer og kvantificere adhæsionsenergier. De funktionaliserede mikrogeler blev bragt i kontakt med funktionaliserede glasrutschebaner. Den komplementære funktionalisering fører til stærkere vedhæftning som uden funktionalisering. Størrelsen af adhæsion blev beregnet med kontaktområderne opnået ved interferometriske målinger. To eksempler fra Biomedicin, antistofgenkendelse og vaskeri, frigivelse af jordpolymerer viste, at denne platform er en alsidig og bekvem sensor til måling af vedhæftningsegenskaber.
bredden af bidragene understreger betydningen af kolloidkemi for en række discipliner. Nyd at læse!
