Kolloidkemi | Jiotower
kolloidkemi har alltid varit en integrerad del av flera kemiska discipliner. Allt från preparativ oorganisk kemi till fysisk kemi har forskare alltid fascinerats av dimensionerna och möjligheterna som kolloider erbjuder. Sedan tillkomsten av nanoteknik och analytiska verktyg, som har utvecklats under de senaste decennierna, har kolloidkemi eller “nanokemi” blivit avgörande för forskning på hög nivå inom olika discipliner.
Bidragen till denna specialutgåva täcker de flesta viktiga aspekter: val, design och syntes av byggstenar; beredning och modifiering av gel-och kolloidala strukturer; analys och tillämpning samt studier av fysiska och fysikalisk-kemiska fenomen. Viktigast är att bidragen kopplar samman dessa aspekter, relaterar dem och presenterar en omfattande översikt.
små molekyler kan fungera som gelatorer såväl som polymerer eller kolloider. Den kemiska strukturen hos dessa byggstenar definierar interaktionerna mellan dem och därmed strukturen och egenskaperna hos det makroskopiska materialet. Malo de Molina et al. presentera en omfattande översyn av kolloidala strukturer som genereras av självmontering av amfifila molekyler. Sammansättningar av tensider med små molekyler såväl som amfifila polymerer i vatten kan bilda hydrogeler. De resulterande morfologierna diskuteras och vägar till gelering beskrivs. Latxague et al. visa ett syntetiskt tillvägagångssätt mot en bolaamphifil baserad på strukturer som finns i levande natur. Baserat på tymidin och en sackariddel är två hydrofila grupper kopplade symmetriskt till en hydrofob distans via klickkemi. Karbamatgrupper bidrar till gelegenskaper med supramolekylär vätebindning.
geler erhållna från polysackarid eller andra naturliga polymerer granskades av Karoyo och Wilson och del Valle et al. . Dessa material har ett stort löfte för applicering i livsmedel, kosmetika, biomedicin, farmaceutiska vetenskaper men också för tekniska tillämpningar som t.ex. katalys. Skräddarsydda egenskaper krävs för alla nämnda applikationer, så möjligheten att kontrollera egenskaper som stabilitet, dimension och respons på yttre stimuli är av största vikt. Karoyo och Wilson diskuterar supramolekylära interaktioner som leder till värd-gästsystem och presenterar metoder för strukturell karakterisering. Förutom de biomedicinska utsikterna för peptidbaserade hydrogeler, del Valle et al. peka våra tillvägagångssätt för molekylär imprinting och 3D bioprinting.
bildandet av geler från kolloidala strukturer Presenteras av van Doorn et al. och av Hijnen och Clegg . Medan van Doorn et al. studerade beteendet hos ytfunktionaliserade sfäriska nanopartiklar, Hijnen och Clegg studerade beteendet hos sfärcylindrar i dispersion. Van Doorn et al. functionalized ytbehandla av colloidal partiklar med en ytbehandla-initierad Atomic överför Radical Polymerisation (ATRP) teknik. De använde N-isopropylakrylamid (NIPAAM) för att generera en termoresponsiv polymerkorona på partiklarna. Gelnings-och gelegenskaperna studerades beroende på ympningstäthet, kedjelängd och temperatur. Det visas hur sofistikerad partikeldesign möjliggör styrning av makroskopiska bulkegenskaper. Hijnen och Clegg påpekar de intressanta egenskaperna som icke-sfäriska partiklar uppvisar i dispersioner av olika volymfraktioner. De presenterar triggerinducerad fasseparation som ett bekvämt verktyg för generering av perkolerande partikelnätverk.
tvådimensionella strukturer skapade från kolloidala partiklar Presenteras av B. . Kolloidala monolager med avstämbart interpartikelavstånd presenterar värdefulla utgångsmaterial för flera applikationer, såsom generering av plasmoniska substrat. Det finns emellertid svårigheten att ta bort sådana monolager från gränssnittet utan att störa deras position och ordning. Bidraget presenterar tre sätt att bädda in monoskiktet i en polymerfilm, vilket skapar ett kolloidhaltigt membran som lätt kan tas bort från gränssnittet.
icke-sfäriska partiklar används också av Cohen et al. . Författarna förberedde suspensioner av fluorescerande märkta foto-tvärbindningsbara polymetylmetakrylat (PMMA) sfärer. Dynamiken och strukturen hos dessa suspensioner studerades grundligt genom dynamisk ljusspridning (DLS) och den nyligen utvecklade tekniken för konfokal differentiell dynamisk mikroskopi. Samma tekniker användes för studier av ellipsoida partiklar, vilka skapades genom att sträcka de ovan nämnda PMMA-sfärerna.
beredningen och appliceringen av sfäriska enheter, så kallade suprapartiklar, med hjälp av superhydrofoba ytor, granskades av Sperling och Gradzielski . De påpekar att sådana komplexa strukturer bekvämt kan framställas när dispersioner indunstas på ett kontrollerat sätt, helst på superhydrofoba ytor. Författarna presenterar och utvärderar omfattande de enorma möjligheterna med tekniken för att kontrollera form, interiör och funktionaliteter. Slutligen skisserar de flera potentiella applikationer som sträcker sig från biomedicinska applikationer till självgående partiklar.
att förstå hur strukturen hos kolloider eller geler påverkar de mikroskopiska eller makroskopiska egenskaperna är avgörande för rationell materialdesign. Starndman och Zhu visar hur prestanda och egenskaper hos självläkande dynamiska gelstrukturer påverkas av supramolekylära interaktioner i gelmaterial och på vilket sätt skräddarsy av interaktion styr egenskaperna. Författarna pekar också mot potentiella tillämpningar av dessa material, t.ex. i biomedicin. Transportfenomen i gelnätverk granskas av Tokita . Betraktad som lösningsmedel stabiliserad av ett polymert nätverk styrs transport av små molekyler av diffusion, viskositet och lösningsmedelsflödet såväl som av motståndet som införs av polymernätverket.
Strzelczyk et al. används modifierad poly (etylenglykol) (PEG)-baserade mikrogeler för att studera limprocesser och kvantifiera vidhäftningsenergier. De funktionaliserade mikroglarna bringades i kontakt med funktionaliserade glasskivor. Den kompletterande funktionaliseringen leder till starkare vidhäftning som utan funktionalisering. Storleken på vidhäftningen beräknades med kontaktområdena, erhållna genom interferometriska mätningar. Två exempel från biomedicin, antikroppsigenkänning och tvätt, frisättning av jordpolymerer, visade att denna plattform är en mångsidig och bekväm sensor för mätning av vidhäftningsegenskaper.
bredden av bidragen understryker betydelsen av kolloidkemi för en mängd olika discipliner. Njut av att läsa!
