Kolloidikemia | Jiotower
Kolloidikemia on aina ollut erottamaton osa useita kemian tieteenaloja. Aina preparatiivisesta epäorgaanisesta kemiasta fysikaaliseen kemiaan, tutkijat ovat aina olleet kiinnostuneita kolloidien tarjoamista ulottuvuuksista ja mahdollisuuksista. Viime vuosikymmeninä kehittyneiden nanoteknologian ja analyyttisten työkalujen myötä kolloidikemiasta eli “nanokemiasta” on tullut välttämätöntä korkean tason tutkimuksessa eri tieteenaloilla.
tämän erityisnumeron kannanotot kattavat suurimman osan tärkeistä näkökohdista.: rakenneosien valinta, suunnittelu ja synteesi; geelin ja kolloidisten rakenteiden valmistelu ja muokkaus; analyysi ja sovellus sekä fysikaalisten ja fysikaalis-kemiallisten ilmiöiden tutkimus. Tärkeintä on, että kannanotot yhdistävät nämä näkökohdat, suhteuttavat ne toisiinsa ja antavat kattavan yleiskatsauksen.
pienet molekyylit voivat toimia gelatiineina samoin kuin polymeerit tai kolloidit. Näiden rakennuspalikoiden kemiallinen rakenne määrittelee niiden väliset vuorovaikutukset ja siten makroskooppisen materiaalin rakenteen ja ominaisuudet. Malo de Molina ym. esitä kattava katsaus kolloidisiin rakenteisiin, jotka syntyvät amfifiilisten molekyylien itsekokoonpanosta. Pienimolekyylisten pinta-aktiivisten aineiden sekä amfifiilisten polymeerien kokoonpanot vedessä voivat muodostaa hydrogeelejä. Tuloksena olevat morfologiat käsitellään ja reitit gelataatioon kuvataan. Latxague ym. Näytä synteettinen lähestymistapa bolamfifiiliin, joka perustuu elävästä luonnosta löytyviin rakenteisiin. Tymidiinin ja sakkaridiosan perusteella kaksi hydrofiilistä ryhmää on linkitetty symmetrisesti hydrofobiseen välikappaleeseen klikkauskemian avulla. Karbamaattiryhmät edistävät geelin ominaisuuksia supramolekulaarisella vetysidoksella.
polysakkaridista tai muista luonnonpolymeereistä valmistetut geelit tarkastelivat Karoyo ja Wilson sekä del Valle et al. . Nämä materiaalit ovat erittäin lupaavia käytettäväksi elintarvikkeissa, kosmetiikassa, biolääketieteessä, farmaseuttisissa tieteissä, mutta myös teknisissä sovelluksissa, kuten esimerkiksi katalyysissä. Kaikkiin edellä mainittuihin sovelluksiin tarvitaan räätälöityjä ominaisuuksia, joten mahdollisuus hallita ominaisuuksia, kuten vakautta, ulottuvuutta ja reagointia ulkoisiin ärsykkeisiin on ensiarvoisen tärkeää. Karoyo ja Wilson keskustelevat supramolekulaarisista vuorovaikutuksista, jotka johtavat isäntä-vieras-järjestelmiin ja nykyisiin rakenteellisen karakterisoinnin menetelmiin. Peptidipohjaisten hydrogeelien biolääketieteellisten näkymien lisäksi del Valle et al. osoita lähestymistapamme molekyylipainatukseen ja 3D-bioprintaukseen.
geelien muodostumista kolloidisista rakenteista esittää van Doorn et al. ja hijnen ja Clegg . Van Doorn ym. hijnen ja Clegg tutkivat pinta-funktionalisoitujen pallomaisten nanohiukkasten käyttäytymistä, Hijnen ja Clegg tutkivat sphero-sylinterien käyttäytymistä dispersiossa. Van Doorn ym. funktionalisoi kolloidisten hiukkasten pinnan surface-initiated Atomic Transfer Radical polymerization (ATRP) – tekniikalla. He käyttivät n-isopropyyliakryyliamidia (NIPAAMIA) tuottaakseen hiukkasiin termoreseptisen polymeerikoronan. Geelin ja geelin ominaisuuksia tutkittiin oksastustiheyden, ketjun pituuden ja lämpötilan riippuvuudessa. On osoitettu, miten hienostunut hiukkasrakenne mahdollistaa makroskooppisten bulkkiominaisuuksien säätelyn. Hijnen ja Clegg huomauttavat mielenkiintoisista piirteistä, joita ei-pallomaisissa hiukkasissa esiintyy erilaisten tilavuusfraktioiden dispersioissa. Ne esittävät laukaisu-indusoidun faasierotuksen kätevänä työkaluna perkoloivien hiukkasverkostojen generoinnissa.
kolloidisista hiukkasista syntyvät kaksiulotteiset rakenteet esittää Bähler et al. . Kolloidiset monolyroidit, joissa on Viritettävät hiukkasten väliset etäisyydet, ovat arvokkaita lähtöaineita useisiin sovelluksiin, kuten plasmonisten substraattien tuottamiseen. On kuitenkin vaikea poistaa tällaisia yksikerroksisia rajapinnasta häiritsemättä niiden asemaa ja järjestystä. Panos esittelee kolme tapaa upottaa yksikerros polymeerikalvoon, jolloin syntyy kolloidipitoinen kalvo, joka voidaan helposti poistaa rajapinnasta.
ei-pallomaisia hiukkasia käyttävät myös Cohen et al. . Tekijät valmistivat suspensioita fluoresoivalla leimatuista fotoristisilloitettavista Polymetyylimetakrylaatti (PMMA) – palloista. Näiden suspensioiden dynamiikkaa ja rakennetta tutkittiin perusteellisesti dynaamisen valon sironnan (DLS) ja hiljattain kehitetyn konfokaalisen differentiaalidynamiikan tekniikan avulla. Samoja tekniikoita käytettiin ellipsoidisten hiukkasten tutkimiseen, jotka syntyivät venyttämällä edellä mainittuja PMMA-palloja.
Sperling ja Gradzielski tarkastelivat pallomaisten kokoonpanojen, niin sanottujen suprapartiikkien valmistusta ja käyttöä superhydrofobisten pintojen avulla . He huomauttavat, että tällaisia monimutkaisia rakenteita voidaan kätevästi valmistaa, kun dispersiot haihtuvat hallitusti, mieluiten superhydrofobisilla pinnoilla. Tekijät esittelevät ja arvioivat kattavasti tekniikan valtavat mahdollisuudet muodon, sisustuksen ja toiminnallisuuden ohjaamiseen. Lopuksi he hahmottelevat useita mahdollisia sovelluksia biolääketieteellisistä sovelluksista itseliikkuviin hiukkasiin.
sen ymmärtäminen, miten kolloidien tai geelien rakenne vaikuttaa mikroskooppisiin tai makroskooppisiin ominaisuuksiin, on olennaisen tärkeää materiaalin rationaalisen suunnittelun kannalta. Starndman ja Zhu osoittavat, miten itsekorjautuvien dynaamisten geelirakenteiden suorituskykyyn ja ominaisuuksiin vaikuttavat geelimateriaalien supramolekulaariset vuorovaikutukset ja millä tavalla vuorovaikutuksen räätälöinti ohjaa ominaisuuksia. Kirjoittajat viittaavat myös näiden materiaalien mahdollisiin sovelluksiin esimerkiksi biolääketieteessä. Geeliverkostojen liikenneilmiöitä tarkastelee Tokita . Pienimolekyylin kuljetusta säätelee diffuusio, viskositeetti ja liuottimen virtaus sekä polymeeriverkon aiheuttama vastus.
Strzelczyk ym. käytetty modifioituja poly(etyleeniglykoli) (PEG)-pohjaisia mikrogrammoja liimaprosessien tutkimiseen ja tarttumisenergioiden kvantifiointiin. Funktionalisoidut mikrogrammat joutuivat kosketuksiin funktionaalisten lasilevyjen kanssa. Täydentävä funktionalisaatio johtaa vahvempaan adheesioon kuin ilman funktionalisaatiota. Pitokyvyn suuruus laskettiin interferometrisillä mittauksilla saaduilla kosketusalueilla. Kaksi esimerkkiä biolääketieteestä, vasta-ainetunnistuksesta ja pesulasta, maaperäpolymeerien vapauttamisesta, osoittivat, että tämä alusta on monipuolinen ja kätevä anturi tarttumisominaisuuksien mittaamiseen.
kannanottojen laajuus korostaa kolloidikemian merkitystä eri tieteenaloille. Nauti lukemisesta!
