Chimie colloïdale | Jiotower
La chimie colloïdale a toujours fait partie intégrante de plusieurs disciplines chimiques. Allant de la chimie inorganique préparative à la chimie physique, les chercheurs ont toujours été fascinés par les dimensions et les possibilités offertes par les colloïdes. Depuis l’avènement des nanotechnologies et des outils d’analyse, qui ont évolué au cours des dernières décennies, la chimie colloïdale ou “nano-chimie” est devenue essentielle pour la recherche de haut niveau dans diverses disciplines.
Les contributions à ce Numéro spécial couvrent la plupart des aspects importants: choix, conception et synthèse de blocs de construction; préparation et modification de structures gel et colloïdales; analyse et application ainsi que l’étude de phénomènes physiques et physico-chimiques. Plus important encore, les contributions relient ces aspects, les relient et présentent un aperçu complet.
Les petites molécules peuvent agir comme des gélifiants ainsi que des polymères ou des colloïdes. La structure chimique de ces blocs de construction définit les interactions entre eux et donc la structure et les propriétés du matériau macroscopique. Malo de Molina et coll. présenter un examen complet des structures colloïdales générées par l’auto-assemblage de molécules amphiphiles. Des assemblages de tensioactifs à petites molécules ainsi que de polymères amphiphiles dans l’eau peuvent former des hydrogels. Les morphologies résultantes sont discutées et les voies de gélification sont décrites. Latxague et coll. montrer une approche synthétique vers un bolaamphiphile basée sur des structures trouvées dans la nature vivante. Sur la base de thymidine et d’un fragment de saccharide, deux groupes hydrophiles sont liés symétriquement à un espaceur hydrophobe via une chimie de clic. Les groupes carbamates contribuent aux propriétés du gel avec une liaison hydrogène supramoléculaire.
Les gels obtenus à partir de polysaccharides ou d’autres polymères naturels ont été examinés par Karoyo et Wilson et del Valle et al. . Ces matériaux sont très prometteurs pour une application dans les domaines alimentaire, cosmétique, biomédecine, pharmaceutique, mais aussi pour des applications techniques telles que la catalyse. Des propriétés sur mesure sont nécessaires pour toutes les applications mentionnées, la possibilité de contrôler des propriétés telles que la stabilité, la dimension et la réponse aux stimuli externes est donc primordiale. Karoyo et Wilson discutent des interactions supramoléculaires menant aux systèmes hôte-invité et présentent des méthodes de caractérisation structurelle. En plus des perspectives biomédicales des hydrogels à base de peptides, del Valle et al. pointez nos approches de l’impression moléculaire et de la bioprinting 3D.
La formation de gels à partir de structures colloïdales est présentée par van Doorn et al. et par Hijnen et Clegg. Alors que van Doorn et coll. ayant étudié le comportement des nanoparticules sphériques fonctionnalisées en surface, Hijnen et Clegg ont étudié le comportement des sphéro-cylindres en dispersion. Van Doorn et coll. fonctionnalisation de la surface des particules colloïdales avec une technique de Polymérisation Radicalaire par Transfert Atomique initiée par la surface (ATRP). Ils ont utilisé du N-isopropylacrylamide (NIPAAM) pour générer une couronne polymère thermoresponsable sur les particules. La gélification et les propriétés du gel ont été étudiées en fonction de la densité de greffe, de la longueur de la chaîne et de la température. Il est montré à quel point la conception sophistiquée des particules permet de contrôler les propriétés de masse macroscopiques. Hijnen et Clegg soulignent les caractéristiques intéressantes que présentent les particules non sphériques dans les dispersions de diverses fractions volumiques. Ils présentent la séparation de phase induite par un déclencheur comme un outil pratique pour la génération de réseaux de particules percolantes.
Des structures bidimensionnelles créées à partir de particules colloïdales sont présentées par Bähler et al. . Les monocouches colloïdales à espacement interparticulaire accordable présentent des matériaux de départ précieux pour plusieurs applications, telles que la génération de substrats plasmoniques. Il y a cependant la difficulté de retirer de telles monocouches de l’interface sans perturber leur position et leur ordre. La contribution présente trois façons d’intégrer la monocouche dans un film polymère, créant une membrane contenant un colloïde, qui peut facilement être retirée de l’interface.
Des particules non sphériques sont également utilisées par Cohen et al. . Les auteurs ont préparé des suspensions de sphères de polyméthylméthacrylate (PMMA) photo-réticulables marquées par fluorescence. La dynamique et la structure de ces suspensions ont été étudiées en profondeur par diffusion dynamique de la lumière (DLS) et la technique récemment développée de microscopie dynamique différentielle confocale. Les mêmes techniques ont été utilisées pour l’étude des particules ellipsoïdales, qui ont été créées en étirant les sphères de PMMA mentionnées ci-dessus.
La préparation et l’application d’assemblages sphériques, dits supraparticules, aidés par des surfaces superhydrophobes, ont été examinées par Sperling et Gradzielski. Ils soulignent que de telles structures complexes peuvent être aisément préparées, lorsque les dispersions sont évaporées de manière contrôlée, idéalement sur des surfaces superhydrophobes. Les auteurs présentent et évaluent de manière exhaustive les énormes possibilités de la technique de contrôle de la forme, de l’intérieur et des fonctionnalités. Enfin, ils décrivent plusieurs applications potentielles allant des applications biomédicales aux particules automotrices.
Comprendre comment la structure des colloïdes ou des gels affecte les propriétés microscopiques ou macroscopiques est essentiel pour la conception rationnelle des matériaux. Starndman et Zhu montrent comment la performance et les propriétés des structures de gel dynamiques auto-cicatrisantes sont affectées par les interactions supramoléculaires dans les matériaux de gel et de quelle manière l’adaptation de l’interaction contrôle les propriétés. Les auteurs soulignent également des applications potentielles de ces matériaux, par exemple en biomédecine. Les phénomènes de transport dans les réseaux de gel sont passés en revue par Tokita. Considéré comme un solvant stabilisé par un réseau polymère, le transport des petites molécules est régi par la diffusion, la viscosité et le flux de solvant ainsi que par la résistance imposée par le réseau polymère.
Strzelczyk et coll. microgels modifiés à base de poly (éthylène glycol) (PEG) utilisés pour étudier les processus adhésifs et quantifier les énergies d’adhérence. Les microgels fonctionnalisés ont été mis en contact avec des lames de verre fonctionnalisées. La fonctionnalisation complémentaire conduit à une adhérence plus forte comme sans fonctionnalisation. L’amplitude de l’adhérence a été calculée avec les zones de contact, obtenues par des mesures interférométriques. Deux exemples tirés de la biomédecine, de la reconnaissance d’anticorps et de la lessive, de la libération de polymères du sol, ont montré que cette plate-forme est un capteur polyvalent et pratique pour mesurer les propriétés d’adhérence.
L’ampleur des contributions souligne l’importance de la chimie des colloïdes pour une variété de disciplines. Bonne lecture!
