Colloïdchemie | Jiotower
Colloïdchemie is altijd een integraal onderdeel geweest van verschillende chemische disciplines. Onderzoekers, variërend van preparatieve anorganische chemie tot fysische chemie, zijn altijd gefascineerd geweest in de dimensies en de mogelijkheden die colloïden bieden. Sinds de komst van nanotechnologie en analytische hulpmiddelen, die zich in de afgelopen decennia hebben ontwikkeld, is colloïdchemie of “nano-chemie” essentieel geworden voor onderzoek op hoog niveau in verschillende disciplines.
de bijdragen aan dit speciale nummer bestrijken de meeste belangrijke aspecten: keuze, ontwerp en synthese van bouwstenen; bereiding en modificatie van gel-en colloïdale structuren; analyse en toepassing alsmede de studie van fysische en fysisch-chemische verschijnselen. Het belangrijkste is dat de bijdragen deze aspecten met elkaar verbinden, relateren en een uitgebreid overzicht geven.
kleine moleculen kunnen zowel als gelatoren als polymeren of colloïden fungeren. De chemische structuur van deze bouwstenen bepaalt de interacties tussen hen en dus de structuur en eigenschappen van het macroscopische materiaal. Malo de Molina et al. presenteer een uitgebreid overzicht van colloïdale structuren gegenereerd door zelfassemblage van amfifiele moleculen. Samenstellingen van kleine molecuul surfactanten en amfifiele polymeren in water kunnen hydrogels vormen. De resulterende morfologieën worden besproken en routes naar gelatie worden beschreven. Latxague et al. toon een synthetische benadering van een bolaamphiphile gebaseerd op structuren gevonden in de levende natuur. Gebaseerd op thymidine en een sacharidedeel zijn twee hydrofiele groepen symmetrisch verbonden met een hydrophobic spacer via klikchemie. Carbamaatgroepen dragen bij aan geleigenschappen met supramoleculaire waterstofbinding.
Gels verkregen uit polysacharide of andere natuurlijke polymeren werden beoordeeld door Karoyo en Wilson en del Valle et al. . Deze materialen zijn veelbelovend voor toepassing in de voedings -, cosmetica -, biogeneeskunde-en Farmaceutische wetenschappen, maar ook voor technische toepassingen zoals bijvoorbeeld katalyse. Voor alle genoemde toepassingen zijn op maat gemaakte eigenschappen vereist, waardoor de mogelijkheid om eigenschappen zoals stabiliteit, dimensie en reactie op externe stimuli te controleren van het grootste belang is. Karoyo en Wilson bespreken supramoleculaire interacties die leiden tot host-guest systemen en presenteren methoden voor structurele karakterisatie. Naast de biomedische vooruitzichten van peptide-gebaseerde hydrogels, del Valle et al. richt onze benaderingen van moleculaire inprenting en 3D bioprinting.
de vorming van gels uit colloïdale structuren wordt gepresenteerd door Van Doorn et al. en door Hijnen en Clegg . Terwijl van Doorn et al. bestudeerden het gedrag van oppervlakte gefunctionaliseerde sferische nanodeeltjes, Hijnen en Clegg bestudeerden het gedrag van sphero-cilinders in dispersie. Van Doorn et al. functionaliseerde het oppervlak van colloïdale deeltjes met een oppervlakte-geïnitieerde atomaire overdracht radicale polymerisatie (ATRP) techniek. Ze gebruikten N-isopropylacrylamide (NIPAAM) voor het genereren van een thermoresponsieve polymeer corona op de deeltjes. De gelatie-en geleigenschappen werden bestudeerd in afhankelijkheid van enting dichtheid, keten lengte en temperatuur. Het wordt getoond hoe geavanceerd deeltjesontwerp de controle van macroscopische bulkeigenschappen mogelijk maakt. Hijnen en Clegg wijzen op de interessante kenmerken die niet-bolvormige deeltjes vertonen in dispersies van verschillende volumefracties. Zij presenteren trigger-geïnduceerde fasescheiding als een handig hulpmiddel voor de generatie van percolerende deeltjesnetwerken.
tweedimensionale structuren gecreëerd uit colloïdale deeltjes worden gepresenteerd door Bähler et al. . Colloïdale monolagen met afstembare interparticleafstand bieden waardevolle grondstoffen voor verschillende toepassingen, zoals de aanmaak van plasmonische substraten. Er is echter de moeilijkheid om dergelijke monolagen uit de interface te verwijderen zonder hun positie en volgorde te verstoren. De bijdrage presenteert drie manieren van het inbedden van de monolaag in een polymere film, het creëren van een colloïd met membraan, die gemakkelijk kan worden verwijderd uit de interface.
niet-bolvormige deeltjes worden ook gebruikt door Cohen et al. . De auteurs bereidden suspensies van fluorescently geëtiketteerde photo-crosslinkable polymethylmethacrylaat (PMMA) bollen. De dynamica en structuur van deze suspensies werden grondig bestudeerd door het dynamische lichte verspreiden (DLS) en de recent ontwikkelde techniek van confocal differentiële dynamische microscopie. Dezelfde technieken werden gebruikt voor de studie van ellipsoïdale deeltjes, die werden gecreëerd door de bovengenoemde PMMA-bollen uit te rekken.
de bereiding en toepassing van sferische samenstellingen, zogenaamde supraparticles, ondersteund door superhydrofobe oppervlakken, werden beoordeeld door Sperling en Gradzielski . Zij wijzen erop dat dergelijke complexe structuren gemakkelijk kunnen worden voorbereid, wanneer dispersies worden verdampt op een gecontroleerde manier, idealiter op superhydrofobe oppervlakken. De auteurs presenteren en evalueren uitvoerig de enorme mogelijkheden van de techniek voor het regelen van vorm, interieur en functionaliteiten. Tot slot schetsen zij verscheidene potentiële toepassingen die zich van biomedische toepassingen tot zelfrijdende deeltjes uitstrekken.
inzicht in de invloed van de structuur van colloïden of gels op de microscopische of macroscopische eigenschappen is essentieel voor rationeel materiaalontwerp. Starndman en Zhu laten zien hoe de prestaties en de eigenschappen van zelfherstellende dynamische gelstructuren worden beïnvloed door supramoleculaire interacties in gelmaterialen en op welke manier de afstemming van Interactie de eigenschappen controleert. De auteurs wijzen ook op mogelijke toepassingen van deze materialen, bijvoorbeeld in de biogeneeskunde. Transportfenomenen in gelnetwerken worden beoordeeld door Tokita . Beschouwd als oplosmiddel gestabiliseerd door een polymere netwerk, kleine molecule transport wordt beheerst door diffusie, viscositeit, en de oplosmiddelstroom, alsmede door de weerstand opgelegd door het polymeernetwerk.
Strzelczyk et al. gebruikte gemodificeerde microgels op basis van poly (ethyleenglycol) (PEG) voor het bestuderen van kleefprocessen en het kwantificeren van hechtingsenergieën. De gefunctionaliseerde microgels werden in contact gebracht met gefunctionaliseerde glasplaten. De complementaire functionalisatie leidt tot sterkere hechting als zonder functionalisatie. De adhesie werd berekend aan de hand van de contactzones, verkregen door interferometrische metingen. Twee voorbeelden van biogeneeskunde, antilichaamherkenning en wasserij, versie van bodempolymeren, toonden aan dat dit platform een veelzijdige en handige sensor is voor het meten van adhesieeigenschappen.
de omvang van de bijdragen onderstreept het belang van colloïdchemie voor een verscheidenheid aan disciplines. Veel leesplezier!
