อนุภาคนาโนเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 100 ไมครอน แนวโน้มสมัยใหม่ของการย่อขนาดได้แสดงให้เห็นว่าสารสามารถมีคุณสมบัติใหม่ได้อย่างสมบูรณ์หากคุณรับอนุภาคที่เล็กมากของสารนี้ อนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร โดยทั่วไปเรียกว่า "อนุภาคนาโน" ตัวอย่างเช่น ปรากฎว่าอนุภาคนาโนของวัสดุบางชนิดมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาและการดูดซับที่ดีมาก วัสดุอื่นๆ แสดงคุณสมบัติทางแสงที่น่าทึ่ง เช่น ฟิล์มบางพิเศษของวัสดุอินทรีย์ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ แบตเตอรี่ดังกล่าวถึงแม้จะมีประสิทธิภาพควอนตัมค่อนข้างต่ำ แต่ก็มีราคาถูกกว่าและสามารถยืดหยุ่นทางกลไกได้ เป็นไปได้ที่จะบรรลุปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนเทียมกับวัตถุขนาดนาโนตามธรรมชาติ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก ฯลฯ อนุภาคนาโนที่บริสุทธิ์อย่างระมัดระวังสามารถประกอบตัวเองเป็นโครงสร้างบางอย่างได้ โครงสร้างนี้ประกอบด้วยอนุภาคนาโนที่ได้รับคำสั่งอย่างเคร่งครัดและมักแสดงคุณสมบัติที่ผิดปกติด้วย วัตถุนาโนแบ่งออกเป็น 3 คลาสหลัก:อนุภาคสามมิติที่ได้จากการระเบิดของตัวนำ การสังเคราะห์พลาสมา วัตถุสองมิติ - ฟิล์มที่ผลิตโดยวิธีสะสมโมเลกุล CVD ALD และวิธีการสะสมไอออน วัตถุหนึ่งมิติ - หนวด (วัตถุเหล่านี้ได้มาจากวิธีการวางชั้นโมเลกุลโดยนำสารเข้าไปในไมโครพอร์ทรงกระบอก) ในขณะนี้ มีเพียงวิธีไมโครลิโธกราฟีเท่านั้นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งทำให้สามารถรับวัตถุเกาะแบนที่มีขนาด 50 นาโนเมตรบนพื้นผิวของเมทริกซ์ ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วิธี CVD และ ALD ใช้เพื่อสร้างฟิล์มขนาดไมครอนเป็นหลัก วิธีการอื่นๆ ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางวิทยาศาสตร์ สิ่งที่น่าสังเกตโดยเฉพาะอย่างยิ่งคือวิธีการแบ่งชั้นไอออนิกและโมเลกุลเนื่องจากด้วยความช่วยเหลือของพวกเขาจึงสามารถสร้าง monolayers จริงได้ นาโนเทคโนโลยี- สาขาสหวิทยาการของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพื้นฐานและประยุกต์ที่เกี่ยวข้องกับชุดของเหตุผลเชิงทฤษฎี วิธีปฏิบัติในการวิจัย การวิเคราะห์และการสังเคราะห์ ตลอดจนวิธีการผลิตและการใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างอะตอมที่กำหนดผ่านการควบคุมการจัดการของแต่ละอะตอม และโมเลกุล . วัสดุนาโน- วัสดุที่พัฒนาบนพื้นฐานของอนุภาคนาโนที่มีลักษณะเฉพาะอันเกิดจากขนาดจุลภาคของส่วนประกอบ ท่อนาโนคาร์บอนเป็นโครงสร้างทรงกระบอกที่ขยายออกโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่หนึ่งถึงหลายสิบนาโนเมตรและมีความยาวได้หลายเซนติเมตร ประกอบด้วยระนาบกราไฟท์หกเหลี่ยมหนึ่งอันหรือมากกว่ากลิ้งเป็นท่อและมักจะสิ้นสุดที่หัวครึ่งทรงกลม ฟูลเลอรีนเป็นสารประกอบโมเลกุลที่อยู่ในประเภทของคาร์บอนในรูปแบบ allotropic กราฟีนเป็นอะตอมของคาร์บอนชั้นเดียวที่ได้รับในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2547 ที่มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ กราฟีนสามารถใช้เป็นเครื่องตรวจจับโมเลกุลได้ การพิมพ์หินนาโนวิธีที่สำคัญที่สุดในการสร้างอุปกรณ์ที่มีขนาดนาโนเมตร วิธีการนี้สามารถนำไปใช้เพื่อสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ วงจรหน่วยความจำความจุสูง และเซ็นเซอร์ได้ นาโนเมดิซีน- การติดตาม การแก้ไข การออกแบบ และการควบคุมระบบชีววิทยาของมนุษย์ในระดับโมเลกุลโดยใช้อุปกรณ์นาโนและโครงสร้างนาโน นาโนไบโออิเล็กทรอนิกส์) - ส่วนหนึ่งของอิเล็กทรอนิกส์และนาโนเทคโนโลยีที่ใช้วัสดุชีวภาพและหลักการประมวลผลข้อมูลโดยวัตถุชีวภาพในการคำนวณเพื่อสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การประกอบตัวเองระดับโมเลกุล- สร้างลำดับ DNA ตามอำเภอใจที่สามารถใช้เพื่อสร้างโปรตีนหรือกรดอะมิโนที่ต้องการ

การประกอบตัวเองเป็นกระบวนการที่เกิดการเรียงลำดับทั้งหมด (มวลรวม) ที่เกิดขึ้นเองจากส่วนประกอบแต่ละส่วนหรือส่วนประกอบของส่วนผสมโดยการลดพลังงานทั้งหมดให้เหลือน้อยที่สุด

การประกอบตัวเองในนาโนเทคโนโลยีครอบคลุมแนวคิดและวิธีการที่หลากหลายในการเพิ่มความซับซ้อนของโครงสร้าง ตั้งแต่การปลูกผลึกไปจนถึงการสร้างสิ่งมีชีวิตทางชีวภาพที่สมบูรณ์แบบ การใช้กลไกทางธรรมชาติในระหว่างการประกอบตัวเอง ทำให้สามารถสร้างและสร้างโครงสร้างนาโนต่างๆ หรือแม้แต่ระบบและวัสดุที่ใหญ่ขึ้นพร้อมคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ที่ต้องการได้

การนำโครงสร้างนาโนเทียมที่จำเป็นจากบล็อก "อาคาร" ของโมเลกุลไปใช้ประกอบเองเป็นภารกิจหลักของนาโนเทคโนโลยี ในการแก้ปัญหานี้ มีความจำเป็นต้องใช้ข้อมูลเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลระหว่างบล็อก "การสร้าง" ของโมเลกุล การจัดเรียงเชิงพื้นที่ของโครงสร้างนาโน ผลลัพธ์ของการสร้างแบบจำลองโมเลกุลของคอมพิวเตอร์ ตลอดจนข้อมูลไบโอนิค ไบโอนิค- ศาสตร์แห่งการประยุกต์ใช้หลักการที่ยืมมาจากธรรมชาติที่มีชีวิตในอุปกรณ์และระบบทางเทคนิค พูดง่ายๆ ก็คือ ไบโอนิคเป็นการผสมผสานระหว่างชีววิทยาและเทคโนโลยี

การทำความเข้าใจ การกระตุ้น และการควบคุมการประกอบตัวเองเป็นกุญแจสำคัญในการเปลี่ยนแปลงไปสู่นาโนเทคโนโลยีจากล่างขึ้นบนอย่างค่อยเป็นค่อยไป

ความสำเร็จของการประกอบตัวเองนั้นพิจารณาจากปัจจัย 5 ประการ:

1 . การปรากฏตัวของบล็อก "อาคาร" โมเลกุล สำหรับนาโนเทคโนโลยี การประกอบตัวเองของโมเลกุลขนาดใหญ่ในช่วง 1 ถึง 100 นาโนเมตรถือเป็นเรื่องที่สนใจมากที่สุด ยิ่งบล็อก "การสร้าง" โมเลกุลเริ่มแรกมีขนาดใหญ่และมีโครงสร้างที่ดี ระดับการควบคุมทางเทคนิคและการโต้ตอบของบล็อกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งจะช่วยอำนวยความสะดวกในกระบวนการประกอบตัวเองได้อย่างมาก

2 . ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล โดยทั่วไป แรงที่ทำให้เกิดการประกอบตัวเองถูกกำหนดโดยพันธะระหว่างโมเลกุลที่ไม่ใช่โควาเลนต์ที่อ่อนแอ ได้แก่ พันธะไฟฟ้าสถิตและไฮโดรเจน แวนเดอร์วาลส์ ขั้ว ปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำและชอบน้ำ

3 . การย้อนกลับของกระบวนการ การประกอบตัวเองที่มีอยู่และที่นำเสนอในนาโนเทคโนโลยีนั้นได้รับการควบคุม แต่เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองซึ่งบล็อก "การสร้าง" ของโมเลกุลจะรวมกันเป็นชุดประกอบหรือคอมเพล็กซ์ที่ได้รับคำสั่งที่ต้องการ เพื่อให้กระบวนการดังกล่าวเกิดขึ้นเองได้ จะต้องดำเนินการในลักษณะที่สามารถย้อนกลับได้

4 . มั่นใจในการเคลื่อนที่ของโมเลกุล เนื่องจากธรรมชาติของกระบวนการประกอบเองแบบไดนามิก จึงจำเป็นต้องมีตัวกลางที่เป็นของเหลวเพื่อให้เกิดขึ้น

5 . สภาพแวดล้อมกระบวนการ การประกอบตัวเองได้รับอิทธิพลอย่างมากจากสิ่งแวดล้อม ผลรวมตัวของโมเลกุลคือชุดของอนุภาคตามลำดับ ซึ่งมีโครงสร้างที่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์มากที่สุด

32. ลักษณะทั่วไปของแพ็คเกจสำหรับการสร้างแบบจำลองระบบโมเลกุล

โปรแกรมเคมีควอนตัมทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะด้วยชุดความสามารถและคุณลักษณะในการดำเนินงานของตนเอง แตกต่างกันในลักษณะต่อไปนี้:

มุ่งเน้นไปที่แพลตฟอร์มการประมวลผลเฉพาะ รวมถึงประเภทของระบบปฏิบัติการ ประเภทของคอมพิวเตอร์ ความเป็นไปได้ของการประมวลผลแบบขนาน ฯลฯ

ชุดวิธีเคมีควอนตัมเพื่อคำนึงถึงพลังงานสหสัมพันธ์

ความเป็นไปได้ของการสร้างชุดพื้นฐาน

เครื่องมือในการตีความผลการคำนวณ (การวิเคราะห์ฟังก์ชันคลื่นและการคำนวณคุณสมบัติต่างๆ ของโมเลกุล)

วิธีการทางคณิตศาสตร์สำหรับการนำอัลกอริธึมพื้นฐานไปใช้ เช่น การหาค่าเหมาะที่สุดของโซลูชัน การทำให้เส้นทแยงมุมของเมทริกซ์ ฯลฯ

วิธีการจัดเก็บและการใช้ข้อมูลระดับกลางปริมาณมาก

การค้นพบนี้ถือเป็นเครื่องมือใหม่ขั้นพื้นฐานในสาขานาโนเทคโนโลยี มีรายงานในวารสาร Science ฉบับเดือนสิงหาคม
Darrin Pochan ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ที่ University of Delaware และ Karen Wooley ศาสตราจารย์พิเศษด้านศิลปะและวิทยาศาสตร์ James S. McDonnell จากมหาวิทยาลัย Washington ในเมือง St. Louis นำทีมวิจัย การวิจัยได้รับการสนับสนุนจากทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติถึงความร่วมมือด้านการวิจัยสหวิทยาการระดับนาโน (NIRT)

ดาริน โปจันทร์ เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเดลาแวร์

วัตถุประสงค์หลักของการวิจัยคือบล็อกโคโพลีเมอร์ ซึ่งเป็นโมเลกุลสังเคราะห์ที่มีส่วนที่แตกต่างกันทางเคมีตั้งแต่สองส่วนขึ้นไปเชื่อมโยงกันเป็นชิ้นเดียว โคโพลีเมอร์แบบบล็อกถูกนำมาใช้เพื่อผลิตวัสดุหลากหลายประเภท เช่น พลาสติก พื้นรองเท้ายาง และล่าสุดคืออุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบพกพา ("แฟลชไดรฟ์") สำหรับคอมพิวเตอร์
“บล็อคโคโพลีเมอร์เป็นโมเลกุลสายโซ่ยาวซึ่งมีหน่วยความยาวหรือหน่วยโครงสร้าง (บล็อก) มีความแตกต่างทางเคมีจากโมเลกุลอื่น” Pocan กล่าว - “ในกรณีของเรา เราใช้องค์ประกอบหนึ่งที่ชอบน้ำและอีกองค์ประกอบหนึ่งที่ไม่รัก ดังนั้นเมื่อวางพวกมันลงในสารละลาย บล็อกที่ไม่ชอบน้ำจะพยายามอยู่ห่างจากมันให้มากที่สุด และด้วยเหตุนี้ คุณจึงได้รูปแบบที่หลากหลายที่เรียกว่าไมเซลล์”
ระบบที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ประกอบด้วยโคโพลีเมอร์ไตรบล็อกที่ประกอบด้วยกรดโพลีอะคริลิก โพลีเมทิลอะคริเลต และโพลีสไตรีน ใส่เข้าไปในสารละลายเตตระไฮโดรฟูแรนและน้ำ รวมถึงไดเอมีนอินทรีย์ เทคโนโลยีนี้มีพื้นฐานอยู่บนความสามารถของไอออนที่มีประจุตรงข้ามอินทรีย์ชนิดไดวาเลนต์และส่วนผสมของตัวทำละลาย เพื่อบังคับให้โคโพลีเมอร์บล็อกจัดเรียงตัวในรูปแบบพิเศษ ทำให้เกิดโครงสร้างมิติเดียวที่คดเคี้ยวเฉพาะเจาะจง
การวิจัยส่วนใหญ่ดำเนินการโดยใช้กล้องจุลทรรศน์กำลังสูงที่แผนกกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของมหาวิทยาลัยเดลาแวร์วิทยาลัยเทคนิค ทีมวิจัยได้รับความช่วยเหลือจากช่างเทคนิค Frank Criss
Wooley ผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีโพลีเมอร์ และ Pochan ผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุศาสตร์ พบกันที่การประชุมวิจัยและหารือเกี่ยวกับแนวโน้มของโครงการของพวกเขา เธอกำลังออกแบบไมเซลล์ทรงกลมเพื่อใช้ในการส่งยาและรังสีวิทยา อย่างไรก็ตาม เธอสังเกตเห็นว่านักเรียนของเธอผลิตรูปทรงที่แตกต่างกันภายใต้สภาวะของสารละลายที่แตกต่างกัน

รูปภาพของโครงสร้างสำเร็จรูปหนึ่งมิติที่สร้างขึ้นโดยทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเดลาแวร์และมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเมืองเซนต์หลุยส์โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านแบบส่องผ่าน

แม้ว่าห้องปฏิบัติการของพวกเขาจะอยู่ห่างจากกันเกือบ 1,500 กม. แต่นักวิทยาศาสตร์อ้างว่างานวิจัยของพวกเขาเป็น "ความร่วมมือที่ทำงานร่วมกันได้อย่างยอดเยี่ยม"
“ในโลกของการประกอบนาโนเทคโนโลยีด้วยตนเอง การสร้างสิ่งที่ไม่ใช่ทรงกลมนั้นน่าดึงดูดอย่างไม่น่าเชื่อ” Pocan กล่าว “ถ้าคุณฉีดยาเม็ดเล็กๆ เข้าไปในกระแสเลือด อวัยวะและระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายมนุษย์จะกำจัดยาเหล่านั้นออกไปภายในเวลาประมาณหนึ่งวัน หากคุณใส่โมเลกุลลงในกระบอกที่ยาวและยืดหยุ่นได้ พวกมันก็จะอยู่ในร่างกายได้นานหลายสัปดาห์” Pocan กล่าว
การเปลี่ยนรูปร่างของไมเซลล์ทำให้ยาถูกส่งเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้เป็นระยะเวลานาน ซึ่งอาจส่งผลให้การส่งมอบยาเคมีบำบัดแบบฉีดครั้งเดียวล่าช้าได้ นายแพทย์โพธิ์จันทร์กล่าว
“ด้วยการเปลี่ยนรูปทรงลูกบอลเป็นทรงกระบอก คุณสามารถส่งยาที่แตกต่างกันได้สองหรือสามหรือสี่ชนิดด้วยการฉีดเพียงครั้งเดียวไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย: แบบหนึ่งต่อหนึ่ง และแบบอื่นๆ ไปยังตำแหน่งอื่น ทั้งหมด ด้วยการประกอบตัวเองเพียงครั้งเดียว” พรจันทร์กล่าว
แม้ว่าการวิจัยยังห่างไกลจากการใช้งานจริง แต่การค้นพบโดยทีมงานทำให้สามารถรับเทคโนโลยีพื้นฐานใหม่สำหรับการสร้างโครงสร้างนาโน "จากล่างขึ้นบน"

“มันเป็นเรื่องของการออกแบบวัสดุและโครงสร้างนาโนที่เรียบง่าย” Pocan กล่าว “เป้าหมายหลักคือการออกแบบโมเลกุลที่มีกฎเกณฑ์และข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นเพื่อสร้างรูปร่างและขนาดที่คุณต้องการ จากนั้นคุณก็โยนมันลงไปในน้ำแล้วดูว่ามีอะไรออกมา โดยหวังว่ามันจะเป็นโครงสร้างนาโนที่ซับซ้อนตามที่คุณต้องการ”
น่าตลกดี แต่เมื่อโพจันทร์เรียนจบปริญญาโทเมื่อหลายปีก่อน เขาคิดว่าทำบล็อกโคพอลิเมอร์เสร็จแล้ว
“ตอนนี้ฉันกำลังทำงานโดยพิจารณาจากสิ่งที่ได้ทำระหว่างปีสำเร็จการศึกษาในยุค 90 เกี่ยวกับยางและพลาสติก” เขากล่าว “อย่างไรก็ตาม หากคุณมองว่าบล็อคโคโพลีเมอร์เป็นตัวแทนในการประกอบตัวเอง มีความเป็นไปได้ในการใช้งานมากกว่ายางสำหรับพื้นลำตัวหรือพลาสติก” นายโภจันทร์กล่าว
“เราสามารถใช้โมเลกุลเดียวกันได้ แต่สร้างมันต่างกัน เพื่อที่เราจะได้สิ่งที่มีประโยชน์จากสาขาเทคโนโลยีขั้นสูง” เขากล่าว “เป็นเรื่องน่าทึ่งที่แฟชั่นการวิจัยกลับมาอีกครั้งและมีการค้นพบการใช้งานใหม่ๆ สำหรับ 'เครื่องมือเก่า'”

บทความต้นฉบับ: การประกอบตัวเองด้วยการเลียนแบบโมเลกุลของอนุภาคคอลลอยด์ Zhengwei Mao, Haolan Xu, Dayang Wang *//วัสดุเชิงหน้าที่ขั้นสูง, เล่มที่ 20 ฉบับที่ 7, หน้า 1,053 - 1,074

มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกตั้งชื่อตาม เอ็ม.วี. โลโมโนซอฟคณะวัสดุศาสตร์ , อาร์บทคัดย่อของนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาชั้นปีที่ 3โวลิคอฟ อังเดร อเล็กซานโดรวิช

1. บทนำ

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่อนุภาคคอลลอยด์เป็นวัตถุสำคัญของการวิจัย วัตถุหลายชนิดที่มีลักษณะทางเคมีแตกต่างกัน เช่น ดินเหนียว หมึก หมอก ไมเซลล์ สี โปรตีน แบคทีเรีย เซลล์เม็ดเลือดแดง ถือได้ว่าเป็นอนุภาคคอลลอยด์ สามารถใช้และศึกษาในแง่ของฟิสิกส์โดยให้ความสนใจน้อยที่สุดต่อคุณสมบัติทางเคมีในระดับโมเลกุล การมีอยู่ทั่วไปของอนุภาคคอลลอยด์และความหลากหลายมหาศาลของลักษณะทางเคมีของอนุภาคเหล่านี้ เน้นย้ำถึงความสำคัญของอนุภาคคอลลอยด์ที่มีต่อชีวิตของเรา ซึ่งไม่อาจละเลยได้ แต่ยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอ

คำจำกัดความที่ง่ายที่สุดของอนุภาคคอลลอยด์ก็คือ พวกมันเป็นวัตถุขนาดเล็กมากที่พบในตัวกลางที่ขยายออกไปในรูปของอนุภาคซึ่งมีขนาดในอย่างน้อยหนึ่งทิศทางในช่วงไม่กี่นาโนเมตรถึงไมโครเมตร เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุเทกอง จะมีขนาดเล็กพอที่จะกระจายตัวกลางเป็นเนื้อเดียวกันได้ นี่คือเหตุผลของการพัฒนาเคมีคอลลอยด์และเทคโนโลยี เนื่องจากจำเป็นต้องแปลงสารของแข็งที่มีลักษณะเป็นอินทรีย์หรืออนินทรีย์ให้เป็นอนุภาคที่ละลายน้ำได้ขนาดเล็กเพื่อการใช้งานจริงที่หลากหลาย เช่น การผลิตเม็ดสี เสื้อผ้า อาหาร และอุตสาหกรรมยา

เมื่อเปรียบเทียบกับโมเลกุลแล้ว อนุภาคคอลลอยด์มีขนาดใหญ่พอที่จะกระจายแสงได้ (เรียกว่าเอฟเฟกต์ทินดัลล์) อนุภาคคอลลอยด์ประเภทหนึ่งคือหยดและฟองในตัวกลางของเหลวหรือของแข็ง ซึ่งมีรูปร่างเป็นทรงกลมเนื่องจากพลังงานพื้นผิวลดลง อนุภาคคอลลอยด์อีกประเภทหนึ่งคือโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โพลีเมอร์ โดยเฉพาะโปรตีน และสารรวมตัวของโมเลกุล เช่น ไมเซลล์ของสารลดแรงตึงผิว ในสภาพแวดล้อมที่เป็นของเหลว พวกมันไม่ได้ก่อตัวเป็นโครงสร้างโมเลกุลอย่างแท้จริง แต่เป็นโครงสร้างที่อัดแน่นเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอ อนุภาคคอลลอยด์ประเภทที่สามเป็นวัตถุแข็งที่มีรูปร่างต่าง ๆ เช่น ทรงกลม ลูกบาศก์ แท่ง ดิสก์ เป็นต้น

ความหลากหลายของอนุภาคคอลลอยด์ทำให้สามารถศึกษาปัญหาพื้นฐานหลายประการในอุณหพลศาสตร์ได้ ตามเงื่อนไขของโมเลกุล การก่อตัวของซูปราโมเลกุล และผลึกจำนวนมาก คำว่า "โมเลกุลคอลลอยด์", "อนุภาคเหนือ", "คริสตัลเหนือ" ใช้สำหรับอนุภาคคอลลอยด์

เคมีคอลลอยด์สมัยใหม่ทำให้สามารถเตรียมอนุภาคคอลลอยด์จากวัสดุอินทรีย์และอนินทรีย์หลากหลายชนิด โดยมีขนาด รูปร่าง และคุณสมบัติพื้นผิวกระจายตัวเป็นเอกเทศ ซึ่งจำเป็นต่อการศึกษาผลกระทบของขนาดอนุภาคต่อคุณสมบัติของอนุภาคเหล่านั้น ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานจริงที่มีศักยภาพ ขึ้นอยู่กับวัสดุและวิธีการสังเคราะห์ การรวมตัวของอนุภาคคอลลอยด์อาจเป็น "อสัณฐาน" "โพลีคริสตัลไลน์" หรือ "โมโนคริสตัลไลน์" ในกรณีที่แรงดึงดูด เช่น แรงแวนเดอร์วาลส์ มีชัยเหนืออนุภาค อนุภาคจะรวมตัวกัน และเป็นผลให้หลุดออกจากสารละลาย ก่อตัวเป็นตะกอนคล้ายแก้วซึ่งทำให้อนุภาคเกิดความเป็นระเบียบ เมื่อแรงผลัก เช่น ไฟฟ้าสถิตหรือสเตอริก มีความแข็งแรงพอที่จะเอาชนะการรวมตัวของอนุภาค อนุภาคสามารถจัดเรียงตัวเองเป็นอาร์เรย์เป็นระยะๆ เพื่อเพิ่มเอนโทรปี หากเศษส่วนปริมาตรของอนุภาคเกินค่าวิกฤต เช่น สำหรับทรงกลมแข็ง - 0.50 สิ่งนี้ใช้กับอนุภาคที่มีรูปร่างและขนาดกระจายตัวเดียว

การตกตะกอนในระยะยาวภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงหรือการกำจัดตัวทำละลายที่ควบคุมได้นำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างเป็นระยะของอนุภาคที่อัดแน่น - ผลึกคอลลอยด์ การประกอบตัวเองของอนุภาค monodisperse ที่ขับเคลื่อนด้วยเอนโทรปีนั้นขึ้นอยู่กับขนาดเพียงเล็กน้อย มีการค้นพบลำดับระยะยาวในการสั่งซื้อเป็นระยะสำหรับผลึกคอลลอยด์ของอนุภาคนาโนที่เล็กกว่า 10 นาโนเมตรซึ่งผลิตโดยการระเหยของตัวทำละลายที่ควบคุม

การจัดระเบียบตนเองเป็นเรื่องปกติในระบบทางชีววิทยาเมื่อมีการเรียงลำดับโมเลกุลทางชีววิทยาในระดับต่างๆ ของลำดับชั้นโดยมีลักษณะเฉพาะเชิงพื้นที่และเชิงเวลาที่จำเป็น ธรรมชาติของการประกอบตัวเองแบบไดนามิกมีบทบาทสำคัญในกระบวนการชีวิต อย่างไรก็ตาม การบรรจุแบบหกเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมในผลึกคอลลอยด์นั้นง่ายเกินไปเมื่อเทียบกับโครงสร้างที่หลากหลายในโมเลกุลทางชีววิทยาและโมเลกุลขนาดใหญ่ สำหรับกระจุกคอลลอยด์ โดยหลักการแล้ว แม้จะยากก็ตามที่จะควบคุมการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอนุภาคในกลุ่มได้อย่างแม่นยำ โดยการระบุรูปร่าง ขนาดของกลุ่ม และโดยเฉพาะจำนวนและตำแหน่งของหมู่ฟังก์ชันบนพื้นผิว ดังนั้น คลัสเตอร์คอลลอยด์จึงสามารถสร้างขึ้นได้โดยใช้วิธีสังเคราะห์โมเลกุลและการประกอบตัวเองที่รู้จักกันดี สำหรับบล็อกขนาดมิลลิเมตรที่มีพื้นผิวที่ได้รับการดัดแปลงโดยเฉพาะซึ่งเลียนแบบกลุ่มการทำงานของโมเลกุล การประกอบตัวเองเป็นโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งคล้ายกับโมเลกุลและโมเลกุลขนาดใหญ่ได้สำเร็จแล้ว อย่างไรก็ตาม ในระดับ mesoscopic งานดังกล่าวจะยากกว่ามาก ในแผนภาพเฟสที่สอดคล้องกับการเรียงลำดับอนุภาค สนามของเฟสผลึกและของเหลวอยู่ร่วมกัน ดังนั้น สมดุลระหว่างเฟสจึงเป็นแบบไดนามิก กระบวนการประกอบอนุภาคคอลลอยด์ด้วยตนเองมีลักษณะคล้ายกับการตกผลึก แต่เพียงคร่าวๆ เท่านั้น เนื่องจากไม่ได้เปิดเผยรายละเอียด เช่น การเติบโตพิเศษของพื้นผิวด้านผลึกศาสตร์บางด้าน เมื่อเร็วๆ นี้ มีความก้าวหน้าอย่างมากในการสร้างอนุภาคเฉพาะที่มีพื้นผิวแอนไอโซโทรปิกซึ่งมีพื้นที่ต่างกันซึ่งมีแรงดึงดูดหรือแรงผลักกัน กลุ่มของแวน บลาเดอเรนและเมอร์เรย์ใช้อนุภาคคอลลอยด์สองประเภทที่แตกต่างกันซึ่งมีพื้นผิวที่มีประจุตรงข้ามกัน ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับการตกผลึกแบบ "ไอออนิก"

การทบทวนนี้นำเสนอการตรวจสอบความก้าวหน้าในปัจจุบันในการประกอบอนุภาคคอลลอยด์ในลักษณะคล้ายโมเลกุลในตัว และความท้าทายพื้นฐานและทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง ผลงานที่นำเสนอแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ 1) การศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคที่ส่วนต่อประสานที่คล้ายกับโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว 2) การศึกษาพฤติกรรมของอนุภาคที่จุดเชื่อมต่อที่คล้ายกับโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว 2) การสังเคราะห์อนุภาคคอลลอยด์แบบแอนไอโซทรอปิก โดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุภาคที่มีพื้นที่แยกจากกันเชิงพื้นที่บนพื้นผิวโดยมีคุณสมบัติเฉพาะที่เลียนแบบความจุของอะตอม 3) การประกอบตัวเองแบบแอนไอโซทรอปิกและการตกผลึกของอนุภาคคอลลอยด์

2. อนุภาคเป็นสารลดแรงตึงผิว

ในระบบสองเฟสที่ประกอบด้วยของเหลวที่ไม่สามารถผสมกันได้สองชนิด เช่น น้ำ/อากาศ หรือ น้ำ/น้ำมัน เป็นที่ทราบกันดีแต่ไม่ได้อธิบายอย่างดีว่าอนุภาคคอลลอยด์สามารถมีพฤติกรรมเหมือนโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว กล่าวคือ จะเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับอนุภาคคอลลอยด์ที่จะรวมตัวกันที่ ส่วนต่อประสานจึงทำให้โฟมหรืออิมัลชันมีความเสถียร Ramsden ค้นพบการเกาะติดของอนุภาคของแข็งกับขอบเขตในปี 1903 ในปี 1907 พิกเคอริงได้ทำการศึกษาโดยละเอียดว่าอนุภาคอนินทรีย์ทำให้อิมัลชันคงตัวได้อย่างไร ตั้งแต่นั้นมา อิมัลชันที่ทำให้เสถียรโดยอนุภาคคอลลอยด์เรียกว่าอิมัลชันพิกเคอริง กิจกรรมพื้นผิวของอนุภาคสามารถอธิบายได้อันเป็นผลมาจากการทำให้พื้นผิวอนุภาคเปียกบางส่วนทั้งน้ำและน้ำมัน พลังงานที่จำเป็นในการขจัดอนุภาคที่มีรัศมี r ออกจากส่วนต่อประสานของน้ำ/น้ำมันที่มีแรงดึง γ แสดงได้ดังนี้:

-ΔE = πr 2 γ (1 ± cos θ) 2 , (1)

โดยที่ θ คือมุมสัมผัสที่เกิดจากอนุภาคบนผิวน้ำ/น้ำมัน โดยจะกำหนดการกระจายตัวของอนุภาคที่ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำ/น้ำมัน (รูปที่ 1A) สำหรับอนุภาคที่ชอบน้ำ θ< 90º, то есть большее количество частиц находится в водной фазе, что заставляет изгибаться монослой частиц и приводит к образованию эмульсии масла в воде. Для гидрофобных частиц θ >90ºและสังเกตการก่อตัวของอิมัลชันของน้ำในน้ำมันซึ่งทำให้มันเน่าเสีย ในประเด็นนี้ การกระทำของอนุภาคจะคล้ายคลึงกับการกระทำของสารลดแรงตึงผิว อย่างไรก็ตาม การดูดซับของอนุภาคที่ส่วนต่อประสานนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้ ไม่เหมือนสารลดแรงตึงผิว

สำหรับอนุภาคที่น้อยกว่า 20 นาโนเมตร แรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น τ เริ่มมีบทบาทที่เห็นได้ชัดเจน ดังนั้นนิพจน์ (1) จึงเขียนเป็น:

-ΔE = πr 2 γ (2 cos θ e (1 - cos θ) - sin 2 θ) + 2πrτ sin θ, (2)

โดยที่ θ e คือมุมสัมผัสสมดุลในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น เมื่อไม่อยู่ที่ 90° แรงดันไฟฟ้าเส้นบวกจะป้องกันไม่ให้อนุภาคเกาะติดกับอินเทอร์เฟซ เฉพาะที่ θ ใกล้ 90 องศาเท่านั้นที่สามารถเกิดการดูดซับอนุภาคขนาดเล็กที่ส่วนต่อประสานที่ค่อนข้างเสถียร ความแตกต่างในพฤติกรรมของสารลดแรงตึงผิวและอนุภาคคอลลอยด์อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวมีส่วนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำแยกออกจากกันในอวกาศ ในขณะที่พื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์เป็นแบบไอโซโทรปิก ดังนั้นอนุภาคคอลลอยด์จึงไม่สามารถบรรจุลงในโครงสร้างที่คล้ายกับผลึกเหลว เช่น ไมเซลล์ได้ ในกรณีส่วนใหญ่ อนุภาคคอลลอยด์จะมีปฏิกิริยาที่พื้นผิวแต่ไม่ใช่แอมฟิฟิลิก

2.1 อนุภาคขนาดเล็กที่ส่วนต่อประสาน

อนุภาคขนาดเล็กถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมในฐานะสารเพิ่มความคงตัวของอิมัลชัน อิมัลชันดังกล่าวจากมุมมองของอิทธิพลของความเข้มข้นของสารทำให้คงตัวและอิเล็กโทรไลต์นั้นมีพฤติกรรมในลักษณะเดียวกับสารลดแรงตึงผิวที่มีความเสถียร ชั้นเดียวที่เกี่ยวข้องกันของอนุภาคคอลลอยด์ทำให้เกิดสิ่งกีดขวางทางกลและสเตอริกกับหยดอิมัลชันที่ป้องกันการรวมตัวกัน (รูปที่ 1B) “การพันกัน” ในที่นี้หมายความว่าอนุภาคปกคลุมพื้นผิวอย่างแน่นหนาและมีแรงดึงดูดระหว่างอนุภาค อย่างไรก็ตาม อิมัลชันของ Pickering ไม่ต้องการชั้นที่หนาแน่น - อิมัลชันที่เสถียรจะเกิดขึ้นแม้จะมีอนุภาคครอบคลุมพื้นผิว 5% ก็ตาม จากการทดลองของ Khorozov และ Binks แสดงให้เห็นว่าชั้นเดียวของอนุภาคที่มีการเรียงตัวกันหนาแน่นและเรียงตัวกันแน่นของอนุภาคทำให้ฟิล์มน้ำมันบางๆ ที่ใช้แยกหยดน้ำมีความเสถียร และป้องกันการรวมตัวกันของหยดน้ำ แม้ในอิมัลชันที่มีปริมาณน้ำมันต่ำมาก (รูปที่ 1B) ในกรณีของสารลดแรงตึงผิว ไม่สามารถบรรลุประสิทธิภาพเช่นในกรณีของอิมัลชันของพิกเคอริงได้

ในระบบลดแรงตึงผิว-น้ำ-น้ำมัน ประเภทของอิมัลชันสามารถเปลี่ยนได้ จากอิมัลชันแบบน้ำมันในน้ำไปเป็นอิมัลชันแบบน้ำในน้ำมัน โดยการเปลี่ยนอัตราส่วนของน้ำต่อน้ำมัน การเปลี่ยนเฟสดังกล่าวไม่ได้เกิดขึ้นจริงในกรณีของอนุภาค เหตุผลก็คือความสามารถในการเปียกของพื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์ได้รับการแก้ไขแล้ว เพื่อเปลี่ยนความสามารถในการเปียกของอนุภาคคอลลอยด์ Binks และคณะได้กราฟต์กลุ่มคาร์บอกซิลลงบนพื้นผิวของไมโครสเฟียร์โพลีสไตรีน เมื่อหมู่คาร์บอกซิลถูกแตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ (pH > 10) ทรงกลมจะชอบน้ำสูงเนื่องจากมีประจุลบและทำให้หยดน้ำมันในน้ำมีความเสถียร ด้วยการลดค่า pH ของตัวกลางหรือเพิ่มความแรงของไอออนิกเพื่อลดการกำจัดโปรตอนออกจากพื้นผิวของอนุภาค ผู้เขียนจึงสร้างอนุภาคที่ไม่ชอบน้ำ จึงได้อิมัลชันแบบน้ำในน้ำมัน (รูปที่ 1C) ทำการทดลองกับอนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 200 นาโนเมตรถึง 3.2 ไมโครเมตร ผู้เขียนคนเดียวกันเคลือบโพลีสไตรีนทรงกลม 150 นาโนเมตรด้วยบล็อกโคโพลีเมอร์ของ 2-(ไดเมทิลอะมิโน)เอทิลเมทาคริเลต (DMA) และเมทิลเมทาคริเลต บล็อกที่ไม่ชอบน้ำของเมทิลเมทาคริเลตถูกดูดซับบนพื้นผิว ทำให้มงกุฎของบล็อกโพลี-DMA ไวต่ออิทธิพลภายนอกจากภายนอก ที่ pH 8.1 การลดโปรตอนของโพลี-DMA เกิดขึ้น และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การเปลี่ยนจากความชอบน้ำไปเป็นแบบไม่ชอบน้ำก็เกิดขึ้น เนื่องจากความไวต่ออุณหภูมินี้ อุณหภูมิที่ต่ำกว่า 55°C จึงเกิดอิมัลชันของน้ำมันในน้ำ อุณหภูมิที่สูงกว่า 65°C - น้ำในน้ำมัน และที่อุณหภูมิปานกลาง - ทั้งสองประเภท

ความคล้ายคลึงกันระหว่างอนุภาคคอลลอยด์และสารลดแรงตึงผิวไม่เพียงแต่อยู่ที่การรักษาเสถียรภาพของอิมัลชันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดระเบียบของอนุภาคที่ส่วนต่อประสานด้วย Pieranski สังเกตการก่อตัวของผลึกคอลลอยด์สองมิติที่ส่วนต่อประสานของน้ำ/อากาศเป็นครั้งแรก และเสนอว่าการกระจายประจุแบบไม่สมมาตรบนอนุภาคคอลลอยด์ทำให้เกิดการผลักกันของอนุภาคแบบไดโพล ซึ่งกระตุ้นการรวมตัวของอนุภาค เมื่อผลึกคอลลอยด์ชั้นเดียวก่อตัวขึ้น พวกมันสามารถถ่ายโอนไปยังซับสเตรตอื่นได้โดยใช้วิธี Langmuir–Blodgett ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถสร้างฟิล์มคอลลอยด์คริสตัลที่เป็นอิสระและไม่ขาดตอนซึ่งมีขนาดสูงสุดหลายตารางมิลลิเมตรได้ ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำ/น้ำมันมักใช้ในการสร้างผลึกคอลลอยด์น้อยกว่าส่วนต่อประสานระหว่างน้ำและอากาศ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากประจุที่ขอบเขตอนุภาค/น้ำมันสูงกว่าขอบเขตอนุภาค/อากาศ การเรียงลำดับอนุภาคจึงดูมีเสถียรภาพมากกว่า Binks และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าลำดับถูกควบคุมโดยปฏิสัมพันธ์ของคูลอมบ์ระหว่างอนุภาค ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของมุม θ และการเปลี่ยนแปลงลำดับ-ความผิดปกติเกิดขึ้นที่มุม θ จาก 115° ถึง 129°

หยดอิมัลชันยังใช้เพื่อสั่งอนุภาคอีกด้วย Nagayama และเพื่อนร่วมงานได้เสนอวิธีการประกอบอนุภาคด้วยตนเองให้กลายเป็นกระจุกกลวงขนาดไมโครเมตร โดยที่อนุภาคจะรวมตัวกันเป็นกระจุกด้วยโมเลกุลขนาดเล็ก เช่น ไลซีนและเคซีน ในตอนแรกพวกเขาเสนอคำว่า "อนุภาคยิ่งยวด" สำหรับกระจุกกลวงที่ได้รับในลักษณะนี้ กลุ่มของ Dinsmore แสดงให้เห็นว่าโดยการเผาอนุภาคคอลลอยด์ที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของวัสดุอนุภาค ทำให้สามารถจับอนุภาคเข้าด้วยกันจนกลายเป็นกระจุกกลวงขนาดไมโครเมตรได้ (รูปที่ 1D) พวกเขาเสนอให้เรียกกระจุกดังกล่าวว่า "คอลลอยโดโซม" โดยการเปรียบเทียบกับไลโปโซม ซึ่งเป็นแคปซูลที่ทำจากไขมันชั้นสอง นอกจากนี้ยังพิสูจน์ว่าการซึมผ่านของกระจุกกลวงที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบและเวลาในการเผาผนึก กลุ่มของ Paunov เตรียมคอลลอยโดโซมจากอิมัลชันที่มีน้ำในน้ำมันและทำให้เสถียรด้วยไมโครร็อดโพลีเมอร์

2.2 อนุภาคนาโนที่ส่วนต่อประสาน

สำหรับอนุภาคนาโนคอลลอยด์ที่มีขนาดเล็กกว่า 20 นาโนเมตร ความตึงเชิงเส้นเชิงบวกและความผันผวนของพลังงานความร้อนที่มีนัยสำคัญจะช่วยส่งเสริมการแยกอนุภาคออกจากส่วนต่อประสาน การติดที่มั่นคงจะทำได้เฉพาะเมื่อมีมุมสัมผัสใกล้ 90 องศาเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ซึ่งหมายความว่าพื้นผิวของอนุภาคเปียกบางส่วนทั้งน้ำและน้ำมัน ซึ่งทำให้มีความเสถียรของคอลลอยด์ต่ำ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการเคลือบแบบไม่ชอบน้ำสำหรับอนุภาค เมื่อเปรียบเทียบกับอนุภาคขนาดเล็กแล้ว พฤติกรรมของอนุภาคนาโนที่ส่วนต่อประสานยังไม่เป็นที่เข้าใจมากนัก งานวิจัยแรกสุดที่ใช้ส่วนต่อประสานกับอนุภาคนาโนที่เรียงลำดับตัวเองเกี่ยวข้องกับการตกผลึกสองมิติของโปรตีนที่ส่วนต่อประสานอากาศ/น้ำ ในบางกรณีเกี่ยวข้องกับชั้นไขมันเดี่ยว กลุ่มของฟูจิโอชิได้พัฒนาวิธีการใช้ส่วนต่อประสานของน้ำ/น้ำมันเพื่อสร้างผลึกสองมิติของโปรตีนและโมเลกุลขนาดใหญ่อื่นๆ

รัสเซลล์และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าจุดควอนตัม CdSe ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 5 นาโนเมตรถูกดูดซับที่ส่วนต่อประสานของโทลูอีน/น้ำ และทำให้หยดน้ำในโทลูอีนมีความเสถียร การเกาะติดของอนุภาคเข้ากับส่วนต่อประสานขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคตามสมการ (2): จุดควอนตัมที่มีขนาดเล็กกว่าซึ่งถูกดูดซับที่ส่วนต่อประสานก่อนจะถูกแทนที่ด้วยจุดที่มีขนาดใหญ่กว่า Wang และคณะ แสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนสามารถดูดซับที่ส่วนต่อประสานของน้ำ/น้ำมันได้เฉพาะในกรณีที่อนุภาคมีการเคลือบที่ไม่ชอบน้ำ ทั้งอนุภาคทองคำและเงินที่ชอบน้ำและอนุภาคแมกฮีไมต์ที่ไม่ชอบน้ำสามารถเกาะติดกับส่วนต่อประสานได้หลังจากการเคลือบด้วยลิแกนด์ (รูปที่ 2A) Wang และเพื่อนร่วมงานวัดมุมสัมผัสสำหรับฟิล์มของอนุภาคนาโนที่ถ่ายโอนจากอินเทอร์เฟซและรับค่าที่ใกล้เคียงกับทฤษฎี 90° ในทางตรงกันข้าม ค่า θ สำหรับฟิล์มเริ่มต้นมีค่ามากกว่าหรือน้อยกว่า 90° ขึ้นอยู่กับการเคลือบเริ่มต้นของอนุภาค ในงานของ Vanmekelberg อนุภาคนาโนทองคำที่ชอบน้ำเริ่มมีปฏิกิริยาที่พื้นผิวหลังจากการเติมเอธานอล ซึ่งทำให้ความหนาแน่นประจุที่พื้นผิวของอนุภาคลดลง การแช่แข็งการประกอบตัวเองของอนุภาคนาโนโดยการก่อเจลทำให้ได้ฟิล์มบางที่มีการซึมผ่านที่ควบคุมได้ ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำ/น้ำมันยังถูกนำมาใช้ในการประกอบอนุภาคไวรัสด้วยตนเอง ซึ่งการเชื่อมโยงข้ามซึ่งส่งผลให้เกิดเยื่อหุ้มแบบกึ่งซึมผ่านได้ (รูปที่ 2B) กลุ่มของ Wang ใช้ทองคำและอนุภาคนาโน CdTe ที่เคลือบด้วยกรด mercaptopropionic หรือ mercatobenzoic เพื่อตรวจสอบผลกระทบของประจุที่พื้นผิวของอนุภาคต่อการเกาะติดกับส่วนต่อประสานทั้งทางทฤษฎีและเชิงทดลอง (รูปที่ 2C) การจับถูกสังเกตที่ pH ต่ำเนื่องจากการโปรตอนของหมู่คาร์บอกซิล ซึ่งลดประจุที่พื้นผิวและด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มการไม่ชอบน้ำ การสลายตัวของโปรตอนที่ pH สูงทำให้เกิดการกระจายตัวของอนุภาคจำนวนมากในเฟสที่เป็นน้ำ สันนิษฐานว่าการเพิ่มประจุที่พื้นผิวไม่เพียงแต่ลดกิจกรรมพื้นผิวของอนุภาคเท่านั้น แต่ยังเพิ่มแรงผลักของไฟฟ้าสถิตอีกด้วย การทดลองเหล่านี้บ่งชี้ว่าการจับกันของอนุภาคนาโนกับส่วนต่อประสานสามารถย้อนกลับได้

จากผลการศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับการถ่ายโอนอนุภาคนาโนคอลลอยด์จากน้ำไปยังเฟสน้ำมันโดยใช้สารลดแรงตึงผิว ถือว่าความสามารถในการกลับตัวของการดูดซับอนุภาคที่ส่วนต่อประสานได้แล้ว อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถแปลได้ การถ่ายโอนอนุภาคไปยังเฟสอื่นโดยใช้สารลดแรงตึงผิวนั้นมีขนาดอนุภาคจำกัด: อนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 10 นาโนเมตรจะถ่ายโอนได้ยาก Wang และเพื่อนร่วมงานประสบความสำเร็จในการใช้ pH เพื่อควบคุมอนุภาคจากน้ำไปยังเฟสน้ำมัน และในทางกลับกันผ่านส่วนต่อประสานต่างๆ โดยการปลูก "แปรง" โพลีเมอร์ที่ไวต่อค่า pH (2-dimethylaminoethyl methacrylate) บนอนุภาคผ่านอะตอมที่เริ่มต้นที่พื้นผิวเพื่อถ่ายโอน Radical polymerization อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการถ่ายโอนค่อนข้างต่ำ เพื่อปรับปรุงให้ดีขึ้น กลุ่มของ Wang ได้เคลือบอนุภาคนาโนด้วย "แปรง" โคพอลิเมอร์ที่ไวต่ออุณหภูมิ อนุภาคนาโนที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนจากสถานะน้ำไปเป็นสถานะน้ำมันเมื่อความเข้มข้นหรืออุณหภูมิของสารละลายไอออนิกเพิ่มขึ้น (รูปที่ 2D) ... กลุ่มเดียวกันนี้ประสบความสำเร็จในการเคลื่อนย้ายอนุภาคผ่านส่วนต่อประสานระหว่างน้ำ/ออร์กาโนเจล และไฮโดรเจล/น้ำ โดยการย่อยสลายเปลือกโพลีเมอร์ที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งที่พื้นผิวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการขนส่งอนุภาคเข้าสู่สถานะน้ำ

3. อนุภาคแอนไอโซโทรปิก

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น อนุภาคคอลลอยด์ส่วนใหญ่จะไวต่อพื้นผิว แต่ไม่ใช่แอมฟิฟิลิก เนื่องจากพื้นผิวของพวกมันเป็นแบบไอโซโทรฟิลิกที่ชอบน้ำหรือไม่ชอบน้ำ ซึ่งแตกต่างจากสารลดแรงตึงผิว ซึ่งโมเลกุลรวมเอาส่วนที่ชอบน้ำและส่วนที่ไม่ชอบน้ำเข้าด้วยกัน สำหรับอนุภาคคอลลอยด์ที่จะเลียนแบบพฤติกรรมของโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว อนุภาคเหล่านั้นจะต้องมีส่วนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำแยกจากกันเชิงพื้นที่ อนุภาคดังกล่าวตั้งชื่อตามอนุภาค Janus เทพเจ้าแห่งโรมันที่มีสองหน้า เมื่อเร็ว ๆ นี้ เทคนิคการสร้างอนุภาคแอนไอโซทรอปิกได้ก้าวหน้าไปจากการสร้างอนุภาค Janus ที่มีโซนความสามารถในการเปียกน้ำที่แตกต่างกัน 2 โซน ไปจนถึงการผลิตอนุภาคที่มีลักษณะทางเคมีต่างกันหลายโซนบนพื้นผิว ซึ่งทำให้เกิดกระบวนการเชื่อมโยงแบบจำลองที่ดีกว่าที่เกิดขึ้นในระดับอะตอมและโมเลกุล . อนุภาคดังกล่าวเรียกว่า "เป็นหย่อม" พวกเขาได้รับครั้งแรกโดยกลุ่มของ Glotser ในปี 2547 อนุภาคเจนัสถือได้ว่าเป็นกรณีพิเศษของอนุภาคด่างซึ่งมีจุดสองจุดที่ขั้วตรงข้ามกัน เนลสันทำนายในทางทฤษฎีว่าจุดทำงานบนพื้นผิวของอนุภาคสามารถแสดงตัวเป็นความจุในระดับนาโน ซึ่งเป็นตัวกำหนดทิศทางพันธะของอนุภาคข้างเคียง เนื้อหาในส่วนนี้จะกล่าวถึงวิธีการสังเคราะห์อนุภาคเจนัสและอนุภาค "ด่าง" วิธีการเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นวิธีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวและวิธีการสังเคราะห์โดยตรง และแต่ละกลุ่มสามารถแบ่งย่อยเพิ่มเติมเป็นวิธีการสังเคราะห์แบบไม่มีเทมเพลตและแบบไม่มีเทมเพลตได้

3.1 การปรับเปลี่ยนพื้นผิวแบบเลือกพื้นที่โดยใช้เทมเพลต

เนื่องจากอนุภาคคอลลอยด์ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวหรือหลายองค์ประกอบ แต่ผสมกันภายในอนุภาคเป็นเนื้อเดียวกัน จึงเป็นเรื่องยากมากที่จะปรับเปลี่ยนพื้นที่บางส่วนของพื้นผิวอนุภาค การปรับเปลี่ยนแบบเลือกพื้นที่มักจะต้องใช้เทมเพลตหรือมาสก์ ข้อเสียเปรียบหลักของวิธีนี้คือผลผลิตของผลิตภัณฑ์ต่ำมาก ข้อดีได้แก่ การควบคุมขนาดและรูปทรงของบริเวณที่ถูกดัดแปลงของอนุภาคคอลลอยด์อย่างอ่อนโยน และความสามารถในการเปลี่ยนแปลงทั้งอนุภาคและวัสดุเคลือบ นี่เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน อย่างน้อยที่สุดเกี่ยวข้องกับการประกอบเทมเพลต การปรับเปลี่ยนพื้นผิว และการลบเทมเพลต ในกรณีนี้ ปัจจัยจำกัดความสำเร็จของวิธีการคือกระบวนการขอรับเทมเพลต เนื่องจากพื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์มีความโค้งสูง วิธีการพิมพ์หินแบบเดิมๆ จึงไม่สามารถนำมาใช้ได้ วิธีการที่พัฒนาขึ้นนั้นแบ่งออกเป็นสามประเภท: 1) การปรับเปลี่ยนพื้นผิวแบบเลือกที่ส่วนต่อประสาน 2) การพิมพ์หินคอลลอยด์ 3) การพิมพ์หินแบบอ่อน หมวดหมู่เหล่านี้มีอธิบายไว้ด้านล่าง

3.1.1 อินเทอร์เฟซสำหรับการสร้างอนุภาค Janus

ในปี 1989 Veissier และคณะรายงานความสำเร็จครั้งแรกในการคัดเลือกหยดน้ำแก้วครึ่งหนึ่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 50-90 ไมโครเมตรโดยใช้สารออกตาเดซิลไตรคลอโรซิเลน ในขณะที่อีกครึ่งหนึ่งยังคงชอบน้ำโดยการนำเซลลูโลสมาส์ก พวกเขาเสนอคำว่า "หยดยานัส" สำหรับอนุภาคผลลัพธ์ ความสำเร็จนี้กระตุ้นให้มีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อปรับเปลี่ยนอนุภาคครึ่งหนึ่งโดยใช้วิธีการต่างๆ โดยใช้อินเทอร์เฟซแบบโซลิด/อากาศเป็นเทมเพลต ในบรรดาสิ่งเหล่านั้น สิ่งที่ใช้กันมากที่สุดคือการสะสมทางกายภาพของโลหะจากไอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความร้อนหรือการใช้ลำอิเล็กตรอน เมื่ออนุภาคคอลลอยด์บรรจุอยู่ในเมทริกซ์โพลีเมอร์ จะสามารถควบคุมพื้นที่ตกแต่งบนพื้นผิวของอนุภาคได้อย่างแม่นยำโดยการเผาไหม้เมทริกซ์ด้วยพลาสมา จนถึงปัจจุบัน ยังเป็นไปไม่ได้ที่จะได้อนุภาค Janus ที่มีขนาดเล็กกว่า 50 นาโนเมตร เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะรับประกันว่าอนุภาคดังกล่าวจะประกอบตัวเองเป็นชั้นเดียวบนพื้นผิวของสารตั้งต้นได้

ส่วนต่อประสานระหว่างของเหลว/ของแข็งใช้เพื่อสร้างอนุภาคคอลลอยด์ที่ไม่สมมาตรผ่านการดัดแปลงทางเคมี ฟูจิโมโตะและเพื่อนร่วมงานสาธิตสองวิธีในการปรับเปลี่ยนอนุภาคที่ขอบเขตดังกล่าว ในแนวทางหนึ่ง อนุภาคถูกดูดซับลงบนพื้นผิวแข็งที่ก่อนหน้านี้เคลือบด้วยโมเลกุลเชิงฟังก์ชัน และจากนั้นด้วยปฏิกิริยาเคมี โมเลกุลที่สัมผัสโดยตรงกับอนุภาคจะถูกจับกันด้วยโควาเลนต์กับอนุภาคนั้น ประการที่สองเกี่ยวข้องกับการสะสมสารละลายคอลลอยด์ของอนุภาคขนาดเล็กไว้บนชั้นเดียวของอนุภาคขนาดใหญ่ซึ่งมีประจุตรงข้ามกัน ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิตทำให้เกิดการตกแต่งพื้นผิวเพียงด้านเดียว เมื่อเร็วๆ นี้ กลุ่มของ Velegol ประสบความสำเร็จในการเลือกประกอบโพลีแอนไอออนด้วยตนเองบนสายพันธุ์ที่มีประจุบวก ทำให้สามารถควบคุมพื้นที่ผิวสำหรับการดัดแปลงได้อย่างแม่นยำ (รูปที่ 3a) Li และเพื่อนร่วมงานใช้วิธีการแรกในการโยงโพลีเอทิลีนไกลคอลที่สิ้นสุดด้วย thiol เข้ากับอนุภาคทองคำ 12 นาโนเมตรที่ด้านสารตั้งต้นที่เป็นของแข็ง (รูปที่ 3b)

ขอบเขตเช่นน้ำมัน/น้ำหรืออากาศ/น้ำถูกนำมาใช้เป็น "แม่แบบ" Raven และคณะ ใช้วิธี Langmuir เพื่อผูกอนุภาค SiO 2 เข้ากับส่วนต่อประสานระหว่างน้ำ/อากาศ และแก้ไขอนุภาคด้านน้ำด้วยอนุภาคนาโนทองคำที่มีประจุลบ กลุ่มของ Chen สามารถสร้างอนุภาค Janus ได้โดยแทนที่ลิแกนด์ที่ไม่ชอบน้ำแบบเดิมของอนุภาคนาโนทองคำที่ผูกไว้กับส่วนต่อประสานอากาศ/น้ำด้วยอนุภาคที่ชอบน้ำ ส่วนต่อประสานน้ำมัน/น้ำดูเหมือนจะดีกว่าส่วนต่อประสานอากาศ/น้ำ เนื่องจากไม่ได้อาศัยวิธี Langmuir และช่วยให้สามารถผลิตอนุภาค Janus ได้จำนวนมาก เนื่องจากพื้นที่ส่วนต่อประสานที่ใหญ่มากสำหรับอิมัลชันของพิกเคอริง อย่างไรก็ตาม การเลือกเฟสเป็นเรื่องยากที่จะรับประกันสำหรับอิมัลชันน้ำมันในน้ำ เนื่องจากมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการหมุนของอนุภาค ปัจจุบันสามารถเลือกแก้ไขเฉพาะอนุภาคขนาดต่ำกว่าไมโครมิเตอร์ได้ เพานอฟและ Keir พัฒนากระบวนการเจลสองขั้นตอน ขั้นแรกเป็นเฟสน้ำด้วยเจลแลน จากนั้นเป็นเฟสดีเคนด้วยโพลีไดเมทิลไซลอกเซน (PDMS) เพื่อถ่ายโอนอนุภาคจากส่วนต่อประสานเดเคน/น้ำไปยังส่วนต่อประสานอากาศ/PDMS (รูปที่ 3c) Granik และคณะ ใช้ส่วนต่อประสานระหว่างขี้ผึ้ง/น้ำที่หลอมละลายเพื่อดูดซับอนุภาคซิลิกาและทำการปรับเปลี่ยนแบบเลือกสรรที่ด้านอิสระของอนุภาค สำหรับอนุภาคขนาดเล็ก การปรับเปลี่ยนพื้นผิวแบบเลือกเฟสส่งผลให้เกิดฟิล์มชั้นเดียวหรือหลายชั้นที่ประกอบด้วยอนุภาคที่ไม่ชอบน้ำหรือชอบน้ำมากกว่าอนุภาคนาโนของ Janus รายงานแรกของการสังเคราะห์ที่ประสบความสำเร็จมาจากกลุ่มของ Xu ซึ่งใช้อิมัลชันแบบน้ำในน้ำมันเพื่อคัดเลือกอนุภาคนาโนทองคำบนเหล็กออกไซด์ FePt และอนุภาคนาโนทองคำ (รูปที่ 3d) สาเหตุของความสำเร็จคือการเติบโตอย่างรวดเร็วของอนุภาคเงินที่ชอบน้ำบนอนุภาคนาโนที่ไม่ชอบน้ำ พร้อมด้วยพารามิเตอร์เซลล์หน่วยที่เข้ากันดี ซึ่งทำให้อนุภาคไดเมอร์มีความเสถียรสูงและหยุดการหมุนของพวกมัน

3.1.2 การพิมพ์หินคอลลอยด์

ในผลึกคอลลอยด์ อนุภาคในชั้นล่างจะถูกจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบภายใต้ช่องว่างในชั้นบน ดังนั้นอาร์เรย์ของอนุภาคคอลลอยด์ที่เรียงลำดับไว้จึงเป็นแม่แบบที่มีประสิทธิภาพสำหรับการปรับเปลี่ยนอนุภาคของชั้นล่าง ด้วยการใช้แนวคิดนี้ กลุ่มของ Wang ได้ผลิตอนุภาคคอลลอยด์ขนาดไมโครมิเตอร์และซับไมโครมิเตอร์ โดยมีลวดลายการปรับเปลี่ยนพื้นผิวที่หลากหลายโดยการสะสมของโลหะด้วยความร้อน พวกเขายังสามารถตกแต่งแบบสเตอริโอด้วยจุดทองจำนวนหนึ่งได้ โดยใช้อาร์เรย์ระดับกลางของชั้นนอกสองชั้นเป็นมาส์กสำหรับการสะสมของทองคำ (รูปที่ 4a) เมื่อเร็วๆ นี้ Pawar และ Kretzschmar ได้เสนอเทคนิคการพิมพ์หินคอลลอยด์อย่างง่ายโดยใช้อนุภาคที่อยู่ติดกันในชั้นเดียวกันกับหน้ากาก

Moskowitz และคณะ และ Shin และคณะ แสดงให้เห็นว่าบริเวณที่สัมผัสกับอนุภาคข้างเคียงไม่สามารถเข้าถึงตัวกลางปฏิกิริยาภายนอกได้ ดังนั้น บริเวณที่สัมผัสจะสร้างการสืบพันธุ์แบบย้อนกลับบนพื้นผิวของอนุภาคหลังจากการดัดแปลง (รูปที่ 4b) ชินเสนอชื่อ "การพิมพ์หินบริเวณหน้าสัมผัส" สำหรับเทคนิคนี้ Zhao และคณะ ใช้วิธีการหาผลึกคอลลอยด์ที่เกาะกลุ่มน้อย เมื่อเปรียบเทียบกับผลลัพธ์การพิมพ์หินคอลลอยด์ของ Wang และ Kretzschmar การพิมพ์หินในบริเวณสัมผัสจะสร้างคุณสมบัติบนอนุภาคขนาดเล็กลงถึง 100 นาโนเมตร อย่างไรก็ตาม วิธีการทุกประเภทมีข้อจำกัดที่เกี่ยวข้อง ประการแรกคือ ความเป็นผลึกหลายเหลี่ยมของผลึกคอลลอยด์ และผลที่ตามมาคือความสามารถในการทำซ้ำได้ไม่ดี ประการที่สอง ด้วยความยากลำบากในการกระจายอาร์เรย์ของอนุภาคกลับเข้าไปในสารละลาย ซึ่งทำให้ผลผลิตต่ำ ประการที่สาม มีข้อจำกัดเรื่องขนาดอนุภาค เนื่องจากไม่สามารถรับผลึกคอลลอยด์ที่มีขนาดเพียงพอจากอนุภาคที่เล็กกว่า 10 นาโนเมตรได้ อย่างไรก็ตาม การพิมพ์หินคอลลอยด์ยังคงเป็นวิธีเดียวที่ให้การตกแต่งพื้นผิวตามรูปแบบสามมิติ

3.1.3 การพิมพ์แบบสัมผัส

การวางเครื่องหมายอีลาสโตเมอร์บนพื้นผิวของอนุภาคนำไปสู่วิธีที่ง่ายที่สุด - การพิมพ์แบบสัมผัส ในกรณีนี้ เฉพาะด้านข้างของอนุภาคที่หันหน้าไปทางเครื่องหมายอีลาสโตเมอร์เท่านั้นที่ได้รับการแก้ไข เปานอฟและผู้ร่วมเขียนของเขาได้รับอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกันในแต่ละด้านโดยการปลูกถ่ายสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ชอบน้ำประจุบวกลงบนอนุภาคที่มีประจุลบขนาดใหญ่ และโดยการต่อกิ่งอนุภาคที่มีประจุลบขนาดเล็กลงบนอนุภาคที่มีประจุบวกขนาดใหญ่ Rubner และเพื่อนร่วมงานใช้การพิมพ์แบบสัมผัสของชั้นโพลีอิเล็กโตรไลต์บนอนุภาคขนาดเล็กที่เคลือบด้วยชั้นของโพลีเมอร์เชื่อมขวาง (รูปที่ 4c) กลุ่มของ Xia ประสบความสำเร็จในการดัดแปลงพื้นผิวบางส่วนของซิลเวอร์นาโนคริสตัลที่มีลิแกนด์ที่ไม่ชอบน้ำ แม้ว่าวิธีนี้จะค่อนข้างง่าย แต่ก็ไม่สามารถใช้กับอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 100 นาโนเมตรได้

3.1.4 การพิมพ์หินแบบดั้งเดิม

สำหรับการสังเคราะห์เทมเพลตแบบกำหนดเป้าหมาย เทคนิคการถ่ายภาพหินด้วยแสงแบบดั้งเดิมได้รับการแก้ไข วิธีการนี้ใช้ได้กับอนุภาคที่มีขนาดใหญ่กว่า 1 µm นี่คือ 2 ตัวอย่าง กลุ่มของเดลวิลล์ใช้การสะสมโฟโตเคมีคอลของเกลือโครเมียมเพื่อสร้างลวดลายพื้นผิวของอนุภาคซิลิกาขนาด 10 ไมโครเมตร Groves และคณะใช้การถ่ายภาพด้วยแสง UV-ozone ของอนุภาคควอตซ์ขนาด 7 ไมโครเมตร โดยมีลวดลายโดยใช้ไมโครมาสก์ (รูปที่ 4d)

3.2 การปรับเปลี่ยนพื้นผิวแบบเลือกพื้นที่โดยไม่ต้องใช้เทมเพลต

การใช้วิธีแก้ไขเทมเพลตถูกจำกัดด้วยความซับซ้อนในการรับเทมเพลต แน่นอนว่าอนุภาค Janus ที่ได้รับโดยใช้เทมเพลตนั้นสามารถปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมได้โดยไม่ต้องใช้เทมเพลต แต่ต่อไปเราจะพิจารณาการปรับเปลี่ยนพื้นผิวโดยตรงโดยไม่ต้องใช้เทมเพลตใด ๆ วิธีที่ตรงที่สุดในการดัดแปลงคือการใช้เข็มแข็งหรือลำแสงแคบ ยามาซากิและนามัตสึสร้างอาร์เรย์ที่ได้รับคำสั่งของแท่งขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 นาโนเมตรบนอนุภาคโพลีเมทิลเมทาคริเลตขนาด 25 ไมโครเมตรโดยใช้การพิมพ์หินลำแสงอิเล็กตรอน อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ใช้ไม่ได้กับอนุภาคขนาดเล็ก

ปัจจุบันวิธีการทางเคมีสำหรับการดัดแปลงแบบไร้เทมเพลตนั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่แตกต่างกันของพื้นผิวของอนุภาคนาโนอนินทรีย์เป็นหลัก ความเป็นไปได้ของแนวทางนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุเป็นอย่างมาก เมอร์ฟี่ และคณะแสดงให้เห็นว่าเซทิลไตรเมทิลแอมโมเนียมโบรไมด์จับกับผิวหน้าของแท่งนาโนเงิน (100) เป็นพิเศษมากกว่าผิวหน้า (111) (รูปที่ 5a)

เนลสันทำนายในทางทฤษฎีว่าเมื่อวัตถุแอนไอโซทรอปิกถูกสะสมบนอนุภาคทรงกลม พวกมันจะตกผลึกด้วยสมมาตรจัตุรมุข อย่างไรก็ตาม การทดลองใช้ข้อเท็จจริงนี้เป็นเรื่องยาก กลุ่มของ Stellacchi แสดงให้เห็นว่ามีการแยกเฟสของลิแกนด์ไทออลต่างๆ ใกล้กับพื้นผิวของอนุภาคนาโนของทองคำและเงิน เนื่องจากความโค้งของพื้นผิวสูง (รูปที่ 5b) พวกเขายังสามารถบรรลุการทดแทนลิแกนด์ไทออลที่อยู่ในตำแหน่งขั้วโลกด้วยลิแกนด์ประเภทที่สามแบบเลือกได้

3.3 การสังเคราะห์เทมเพลต

นอกเหนือจากการพัฒนาอย่างเข้มข้นในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวแบบเลือกสรรเชิงพื้นที่แล้ว ยังมีการเสนอวิธีการมากมายสำหรับการสังเคราะห์อนุภาคคอลลอยด์แบบแอนไอโซทรอปิก ซึ่งประกอบด้วยส่วนที่แยกจากกันเชิงพื้นที่สองส่วนขึ้นไปด้วยองค์ประกอบทางเคมีและ/หรือลิแกนด์ที่แตกต่างกัน การเกาะติดของอนุภาคขนาดเล็กเข้ากับอนุภาคขนาดใหญ่ได้อธิบายไว้ในส่วนที่ 3.1 แต่นี่มีแนวโน้มที่จะเป็นการเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวมากกว่า เนื่องจากการดูดซับของอนุภาคขนาดเล็กบนอนุภาคขนาดใหญ่ไม่ได้รับการควบคุมอย่างดี

Koo และเพื่อนร่วมงานประสบความสำเร็จในการเชื่อมอนุภาคน้ำยางขนาด 50 นาโนเมตรและ 100 นาโนเมตรเข้าด้วยกันโดยใช้ปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิต Yang และเพื่อนร่วมงานใช้โครงสร้างที่มีรูพรุนขนาดใหญ่ของชั้นบนสุดของคริสตัลคอลลอยด์เป็นหน้ากาก ในการแกะสลักพลาสมาทรงกลมของชั้นล่างสุด เทมเพลตที่ดีที่สุดสำหรับการสังเคราะห์อนุภาคแอนไอโซทรอปิกกลายเป็นเยื่อหุ้มที่มีรูพรุนทรงกระบอก Fitzmaurice และเพื่อนร่วมงานใช้เมมเบรนดังกล่าวเพื่อยึดอนุภาคทองคำเข้ากับอนุภาคควอตซ์ทีละครั้ง ดังนั้นจึงสร้างสายโซ่ของอนุภาคนาโนทองคำที่มีความหนาเป็นหน่วยโดยควบคุมจำนวนอนุภาคบนอนุภาคควอตซ์ได้ (รูปที่ 6a) กลุ่มของ Nathan ได้สร้าง "บาร์โค้ด" ขนาดต่ำกว่าไมโครมิเตอร์จากทองคำและเงินที่สะสมด้วยเคมีไฟฟ้า โดยใช้เมมเบรนอะลูมิเนียมออกไซด์ที่มีรูพรุน (รูปที่ 6b) กลุ่มของ Mirkin ได้พัฒนากลยุทธ์นี้โดยการสร้างแท่งขนาดต่ำกว่าไมโครมิเตอร์ที่ประกอบด้วยทองคำและบล็อกโพลีไพโรลซึ่งมีความสามารถในการละลายน้ำและประจุที่แตกต่างกันไป

ตัวเลือกที่น่าหวังสำหรับการสังเคราะห์เทมเพลตของอนุภาคแอนไอโซทรอปิกคือการใช้เทมเพลตเพื่อสร้างกระจุกของอนุภาคคอลลอยด์ กลุ่มของ Xia ใช้ข้อจำกัดเชิงพื้นที่และแรงของเส้นเลือดฝอยเพื่อดึงอนุภาคเข้าไปในโพรงเพื่อสร้างกระจุก (รูปที่ 6c) Pine และคณะ ใช้หยดอิมัลชันเป็นแม่แบบสำหรับจัดกลุ่มอนุภาคคอลลอยด์ (รูปที่ 6d) และ Young และคณะ สามารถสร้างกระจุกผสมของอนุภาคสองประเภทที่แตกต่างกันโดยใช้วิธีนี้ วิธีการนี้มีข้อเสียเช่นเดียวกับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวแม่แบบ แต่ช่วยให้ได้รับโครงสร้างที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยการสร้างโมเลกุลที่คล้ายคลึงกันแบบคอลลอยด์

3.4 การสังเคราะห์แบบไม่มีเทมเพลต

ตรงกันข้ามกับความก้าวหน้าที่จำกัดในการสังเคราะห์เทมเพลต การสังเคราะห์แบบไม่มีเทมเพลตมีการพัฒนาอย่างมากในช่วง 5 ปีที่ผ่านมา

3.4.1 การเติบโตของคริสตัลแบบเลือกใบหน้า

วิธีการนี้ใช้ความแตกต่างของพลังงานพื้นผิวระหว่างหน้าคริสตัลแต่ละหน้า ช่วยให้คุณได้รับอนุภาค Janus ในรูปของดัมเบลล์ "มนุษย์หิมะ" หรือ "ลูกโอ๊ก" ตัวเลือกแรกที่ง่ายที่สุดคือการใช้นาโนสติกเป็นเมล็ดพันธุ์สำหรับการเจริญเติบโตของผลึกของวัสดุอื่น Banin และเพื่อนร่วมงานเลือกปลูกจุดสีทองบนแท่งแคดเมียมซีลีไนด์ระดับนาโนเมตรและเตตราพอด (รูปที่ 7A) กลุ่มของ Gao ได้สร้างอนุภาคนาโน Ag-Se รูปทรงดัมเบลโดยการลดซิลเวอร์ไนเตรตและโซเดียมเซเลไนต์ตามลำดับด้วยสารละลายกรดแอสคอร์บิก Xu และเพื่อนร่วมงานเพาะเปลือกแคดเมียมซัลไฟด์บนพื้นผิวที่ระบุของอนุภาค FePt โดยใช้การจับคู่พารามิเตอร์ขัดแตะ กลุ่มของ Raven สังเคราะห์อนุภาคคอลลอยด์รูปดอกไม้ที่มีแกนซิลิกาและเปลือกของโพลีสไตรีนโกลบูลตามจำนวนที่ระบุ (รูปที่ 7B) Kuhn และเพื่อนร่วมงานปลูกอนุภาคนาโนทองคำด้วยไฟฟ้าเคมีที่ส่วนปลายของท่อนาโนคาร์บอน กลุ่มของ Xia ใช้อนุภาคนาโนทองคำเป็นที่ตั้งสำหรับการเกิดโพลิเมอไรเซชันของสไตรีนเพื่อผลิตอนุภาคทองคำ-โพลีสไตรีนแบบแอนไอโซโทรปิก (รูปที่ 7C)

วิธีที่สองคือการตกผลึกสารตั้งต้นที่แตกต่างกันสองตัวให้เป็นอนุภาคเดียวพร้อมกัน ดังนั้น Teranisi และเพื่อนร่วมงานจึงได้รับอนุภาคคล้ายลูกโอ๊กของ PdS x -Co 9 S 8 โดยการลดโคบอลต์และแพลเลเดียม acetylacetonates ใน dioctyl ether เมื่อมี octadecanethiol Sunn และคณะสังเคราะห์อนุภาคนาโนทองคำ-เหล็กออกไซด์รูปดัมเบลล์โดยการสลายตัวของเหล็กคาร์บอนิลและกรดเตตระคลอโรออริก (รูปที่ 7D) Hieon และเพื่อนร่วมงานสังเคราะห์อนุภาคโลหะแอนไอโซทรอปิก/โลหะออกไซด์ในระดับกว้างโดยการสลายตัวด้วยความร้อนอย่างง่ายของสารเชิงซ้อนโอลีเอต (สำหรับชิ้นส่วนออกไซด์) และสารเชิงซ้อนโอเอมีน (สำหรับชิ้นส่วนโลหะ)

วิธีที่สามคือ epitaxy แบบขั้นตอนโดยอาศัยการเติบโตของไอ - ของเหลว - ผลึกซึ่งเร่งด้วยอนุภาคนาโนทองคำ ตัวอย่างเช่น Yang และเพื่อนร่วมงานสังเคราะห์เส้นลวดนาโนด้วย Si/SiGe superlattices ผ่านการผสมผสานระหว่างการระเหยด้วยเลเซอร์และการสะสมไอสารเคมี และ Samuelson สังเคราะห์ InAs/InP โดยใช้ epitaxy ทางเคมี ควรสังเกตว่าแม้ว่าอนุภาคคอลลอยด์ที่เกิดขึ้นจะประกอบด้วยสองส่วนที่มีลักษณะทางเคมีต่างกัน แต่พื้นผิวของพวกมันก็มีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกันเนื่องจากมีการเคลือบลิแกนด์ที่ทำให้เสถียรสม่ำเสมอ เพื่อแนะนำความแตกต่างจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนเชิงพื้นที่ซึ่งอย่างไรก็ตามเกิดขึ้นได้ง่ายในกรณีนี้

3.4.2 การแยกไมโครเฟส

Yabu และเพื่อนร่วมงานรายงานวิธีการใหม่ที่สง่างาม—การตกตะกอนด้วยตนเอง—เพื่อผลิตอนุภาคไมโครโพลีสไตรีน-โพลีไอโซพรีนไดบล็อกโคโพลีเมอร์ (รูปที่ 8A) ปรากฎว่าโครงสร้างที่ได้แสดงความสามารถในการแยกโครงสร้างนาโนระดับไมโครเฟสทั้งบนพื้นผิวและภายในนิวเคลียส ประเภทของโครงสร้างผลลัพธ์ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของส่วนประกอบในโคโพลีเมอร์ Stewart และเพื่อนร่วมงานสร้าง Janus Micelles จากบล็อกโพลีเมอร์ 2 ตัว ซึ่งประกอบด้วยแกน coacervate ผสมและซีกโลก 2 เปลือก โดยตัวหนึ่งเป็นโพลีอะคริลาไมด์ และอีกตัวเป็นโพลีเอทิลีนออกไซด์ จนถึงปัจจุบัน การแยกไมโครเฟสแบบควบคุมเป็นวิธีเดียว แม้ว่าจะซับซ้อน ที่ทำให้ได้โครงสร้างเมโสที่ระบุบนพื้นผิวของอนุภาค ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปในช่วงกว้าง

โดยทั่วไป วิธีการนี้เป็นรูปแบบหนึ่งของแนวทางที่กว้างขึ้น นั่นคือการใช้ขั้นตอนที่ไม่ทำให้เปียกบางส่วนระหว่างสองเฟสที่ผสมไม่ได้ การไม่ทำให้เปียกบางส่วนมีการใช้กันมานานแล้วในการสร้างอนุภาคโพลีสไตรีนแบบแอนไอโซทรอปิก โดยใช้สไตรีนในการเติบโตและการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอร์บนพื้นผิวของอนุภาค เนื่องจากสไตรีนมีการเจริญเติบโตมากเกินไปบนพื้นผิวและมีการเปียกชื้นอย่างจำกัด สไตรีนจึงก่อตัวขึ้นซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของอนุภาคแอนไอโซโทรปิก (รูปที่ 8B) ไวทซ์และเพื่อนร่วมงานได้ปรับวิธีนี้ให้เหมาะสมเพื่อสร้างอนุภาคแอนไอโซทรอปิกที่มีรูปร่างต่างกันโดยการควบคุมทิศทางของการแยกเฟส (รูปที่ 8C) กลุ่มของ Wang ผลิตอนุภาคโพลีสไตรีนแบบแอนไอโซทรอปิกผ่านผลรวมของการยื่นออกมาของวัสดุเนื่องจากผลกระทบทางไฟฟ้าในโพลีอิเล็กโตรไลต์และการไม่เปียกของโพลีสไตรีนบางส่วนโดยการเคลือบโพลีอิเล็กโตรไลต์ (รูปที่ 8D) โดยใช้แนวทางที่คล้ายกัน อนุภาค AgI-silica และ Ag-silica Janus ถูกสังเคราะห์โดยกลุ่มของ Melveni Chen และเพื่อนร่วมงานผลิตอนุภาคทองคำที่เคลือบแบบไม่สมมาตรโดยใช้ส่วนที่ยื่นออกมาของวัสดุที่เกิดจากการแลกเปลี่ยนลิแกนด์

3.4.3 การสังเคราะห์ไมโครฟลูอิดิก

เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการพัฒนาวิธีการไมโครฟลูอิดิกหลายวิธีเพื่อผลิตอนุภาคแอนไอโซโทรปิกที่มีการกระจายตัวขนาดต่ำและมีโครงสร้างที่มีการควบคุมอย่างดี อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของการสังเคราะห์ดังกล่าวคือความซับซ้อนของอุปกรณ์การผลิตและข้อจำกัดด้านขนาดอนุภาคที่ 1 μm

Kumacheva และเพื่อนร่วมงานผลิตการสังเคราะห์ไมโครฟลูอิดิกอย่างต่อเนื่องของหยดสองและสามหยด ซึ่งจากนั้นจะถูกแปลงเป็นอนุภาคแอนไอโซโทรปิกเนื่องจากโฟโตพอลิเมอไรเซชัน (รูปที่ 9A) ดอยล์และเพื่อนร่วมงานผสมผสานไมโครฟลูอิดิกเข้ากับการพิมพ์หินด้วยแสงเพื่อผลิตอนุภาคเจนัสที่มีความยาวและมีลวดลายที่ด้านหนึ่ง (รูปที่ 9B) Nishidako และเพื่อนร่วมงานใช้เทคนิคไมโครฟลูอิดิกเพื่อฝังวัสดุเชิงฟังก์ชัน โดยเฉพาะอนุภาคนาโนแม่เหล็กและผลึกเหลว ลงในอนุภาคเจนัสเพียงซีกโลกเดียว กลุ่มของไวทซ์สังเคราะห์อนุภาคเจนัสด้วยไฮโดรเจลหนึ่งซีกโลกและซีกที่สองของการรวมตัวของอนุภาคคอลลอยด์ กลุ่มของ Lahanna ได้พัฒนาการสังเคราะห์ไมโครฟลูอิดิกแบบใหม่ การฉีดด้วยไฟฟ้าไฮโดรไดนามิก เพื่อผลิตอนุภาคเจนัสที่มีขนาดสูงถึง 170 นาโนเมตร ซึ่งประกอบด้วยซีกโลกโพลีเอทิลีนออกไซด์และซีกโลกอะมิโนเด็กซ์แทรน (รูปที่ 9C)

4. การประกอบตัวเองของอนุภาคนาโนคอลลอยด์คล้ายโมเลกุล

จากสิ่งที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้เป็นที่ชัดเจนว่าไม่มีวิธีเดียวในการรับอนุภาคแอนไอโซโทรปิก แต่ละวิธีมีข้อเสียในตัวเอง อย่างไรก็ตาม ช่วยให้ได้อนุภาคในปริมาณที่เพียงพอตามขนาด องค์ประกอบ และคุณสมบัติทางเคมีของพื้นผิวที่กำหนด คำถามต่อไปคืออนุภาคคอลลอยด์แบบแอนไอโซทรอปิกสามารถเลียนแบบพฤติกรรมของโมเลกุลได้หรือไม่

Binks และ Fletcher แสดงให้เห็นในทางทฤษฎีว่าเมื่ออนุภาคเปลี่ยนจากพื้นผิวไอโซโทรปิกทางเคมีไปเป็นพื้นผิวคล้ายเจนัส อนุภาคจะมีกิจกรรมพื้นผิวสูงตลอดช่วงมุมขั้วโลกทั้งหมด จากมุมมองของกิจกรรมบนพื้นผิว อนุภาคของ Janus คือสารลดแรงตึงผิวแบบแอมฟิฟิลิก เนลสันเป็นผู้บุกเบิกแนวคิดทางทฤษฎีเกี่ยวกับเวเลนซ์ของอนุภาคคอลลอยด์ จึงเปรียบเสมือนการประกอบตัวเองของอนุภาคเหล่านี้กับเคมีระดับโมเลกุล กลุ่มของ Glotzer จำลองพฤติกรรมของอนุภาคโดยใช้ศักยภาพอันตรกิริยาแบบคู่เชิงประจักษ์ซึ่งจำลองแรงดึงดูดที่อ่อนแอในระยะทางไกลและแรงผลักภายใต้การสัมผัสโดยตรง (รูปที่ 10A) การสร้างแบบจำลองดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าอนุภาคแอนไอโซโทรปิกสูงสามารถสร้างโครงสร้างที่มั่นคงได้ เช่น โซ่ ระนาบ ไอโคซาฮีดรอน ปิรามิดสี่เหลี่ยม จัตุรมุข ตลอดจนโครงสร้างบิดและบันได กลุ่มเดียวกันนี้จำลองการประกอบตัวเองของอนุภาคโดยใช้วิธีมอนติคาร์โล และพบความคล้ายคลึงกันในการเรียงลำดับอนุภาครูปทรงกรวยกับการพับสายโซ่โปรตีนในไวรัส กลุ่มของ Sciortino ได้สร้างแบบจำลองทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ของอนุภาคอย่างเป็นระบบ โดยแสดงให้เห็นว่าอนุภาคที่ "ขาด ๆ หาย ๆ" มีพฤติกรรมเหมือนกับของเหลวที่เกี่ยวข้องกัน เช่น น้ำ การมีอยู่ของจุดนั้นเทียบเท่ากับการมีอยู่ของเวเลนซ์ทิศทางในอนุภาค ดังนั้นในแผนภาพเฟสของการประกอบตัวเองของอนุภาค เนื่องจากการลดลงของพื้นที่ของการอยู่ร่วมกันของก๊าซและของเหลว ซึ่งไม่ตัดกันกับเส้นเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วอีกต่อไป สนามใหม่จะถูกสร้างขึ้นโดยที่อนุภาคจะสร้างเครือข่ายที่เชื่อมต่อเชิงพื้นที่ที่เสถียร (รูปที่ 10B) สนามนี้จะไม่ถูกสังเกตในกรณีของอนุภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน Doye และผู้เขียนร่วมของเขาได้แก้ไขปัญหาผกผัน - พวกเขาประสบความสำเร็จในการใช้อนุภาคคอลลอยด์แบบแอนไอโซโทรปิกเพื่อจำลองอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ของการประกอบตัวเองของโปรตีนเชิงซ้อน Kretzschmar และเพื่อนร่วมงานของเขาจำลองการรวมตัวของอนุภาคด้วยจุด 1, 2 และ 3 จุดบนพื้นผิว โดยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ธรรมชาติของปฏิกิริยา และความเข้มข้นของอนุภาค งานนี้ตรวจสอบวิธีการทดลองที่เป็นไปได้สำหรับการจัดลำดับตัวเองโดยตรงเมื่อเชื่อมต่อ "จุด" บนอนุภาคด้วยลิแกนด์แบบสองฟังก์ชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการลดการก่อตัวของโครงสร้างที่ไม่ต้องการ (รูปที่ 10C)

คุณสมบัติคล้ายโมเลกุลของอนุภาคคอลลอยด์แบบแอนไอโซทรอปิกได้รับการยืนยันโดยการศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของอนุภาคที่เกาะกลุ่มกัน การจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอนุภาคส่งผลต่อคุณสมบัติทางกล แม่เหล็ก ทางแสง และทางไฟฟ้าของกลุ่มบริษัทในเครือ สิ่งนี้ได้กระตุ้นการวิจัยมากมายเกี่ยวกับการใช้อนุภาค "จุด" คอลลอยด์เพื่อเลียนแบบการประกอบโมเลกุลด้วยตนเอง ดังนั้น Banin และเพื่อนร่วมงานจึงใช้ไดไทออลลิแกนด์เพื่อผูกแท่งนาโน CdSe ที่ตกแต่งด้วยทองคำให้เป็นโครงสร้างรูปทรงดัมเบล กลุ่มของเมอร์ฟี่ผลิตโซ่นาโนร็อดทองคำที่เชื่อมโยงกับสเตรปตะวิดิน Stellacchi และเพื่อนร่วมงานผลิตสายโซ่ของอนุภาคนาโนทองคำโดยการเชื่อมโยงลิแกนด์ที่ถูกดัดแปลงแบบเลือกสรรที่ตำแหน่งขั้ว (รูปที่ 11A) อย่างไรก็ตาม การก่อตัวของโครงสร้างเพิ่มเติมเนื่องจากอันตรกิริยาที่ไม่ใช่โควาเลนต์ เช่น แรงแวนเดอร์วาลส์ และผลกระทบของเส้นเลือดฝอย ทำให้การนำแนวทางนี้ไปใช้และตีความผลลัพธ์ไม่ง่ายนัก

อนุภาคเจนัสที่มีซีกโลกซึ่งมีประจุบนพื้นผิวหรือความสามารถในการเปียกน้ำต่างกันสามารถรวมตัวกันเป็นไดเมอร์ ไตรเมอร์ ฯลฯ Kumacheva และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาวิธีการควบคุมการไม่ชอบน้ำบนพื้นผิวของอนุภาค "ด่าง" พวกเขาผลิตโซ่ แหวน และแท่งจากอนุภาคทองคำโดยการดัดแปลงด้วยโพลีเอทิลีนดัดแปลงไทออลโดยการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของตัวทำละลาย (รูปที่ 11B) กลุ่มของ Mirkin ผลิตแท่งนาโนทองคำทั้งแผ่นแบนและโค้งซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยบล็อกโพลีไพร์โรล (รูปที่ 11C) พฤติกรรมนี้เลียนแบบการประกอบตัวเองในระหว่างการก่อตัวของโคพอลิเมอร์แบบบล็อก งานนี้แสดงบทบาทของพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของอนุภาค "จุด" ในการก่อตัวของโครงสร้างเฉพาะ Velev และผู้ร่วมเขียนของเขาได้ริเริ่มการจัดระเบียบตนเองของอนุภาค Janus ที่เคลือบด้านหนึ่งด้วยโลหะโดยใช้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก Hatton ได้รับอนุภาคแมกนีไทต์ Janus ขนาด 5 นาโนเมตร ซึ่งจัดตัวเองเป็นกลุ่มๆ เมื่อค่า pH ลดลงหรืออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเกิน 31°C

Granik และเพื่อนร่วมงานศึกษาการประกอบตัวเองของอนุภาค Janus ที่มีซีกโลกที่มีประจุตรงข้ามกันโดยกล้องจุลทรรศน์อีพิฟลูออเรสเซนซ์และการจำลองแบบมอนติคาร์โล (รูปที่ 12A) ขนาดอนุภาค (1 μm) มีขนาดใหญ่กว่ารัศมีการป้องกันไฟฟ้าสถิต (10 นาโนเมตร) มาก ดังนั้นปฏิกิริยาจึงไม่ได้ถูกกำหนดโดยแรงไฟฟ้าสถิต กลุ่มของ Granik ได้ศึกษาการรวมตัวของอนุภาคเจนัสด้วยซีกโลกที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำโดยใช้วิธีการผสมผสานกันที่คล้ายคลึงกัน การก่อตัวของโครงสร้างคล้ายหนอนนั้นสังเกตได้เนื่องจากการหุ้มปฏิกิริยาไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาคข้างเคียง แต่สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากการเติมอนุภาคอื่น ๆ ตามลำดับ แต่เนื่องจากการยึดเกาะของกลุ่มเองต่อกันและกัน นอกจากนี้ยังเน้นย้ำถึงความคล้ายคลึงกันกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล

เป็นที่ชัดเจนว่าปฏิกิริยาระหว่างไดโพลนำไปสู่โครงสร้างลูกโซ่ และที่สำคัญกว่านั้น สามารถแสดงออกมาในการสร้างโครงสร้างแอนไอโซทรอปิกทางอ้อม ฟิลลิปส์และผู้เขียนร่วมแสดงให้เห็นว่าปฏิสัมพันธ์ระหว่างไดโพลและไดโพลช่วยให้มั่นใจได้ว่าอนุภาคแมกนีไทต์จะประกอบตัวเองได้แม้ในสนามแม่เหล็กเป็นศูนย์ Wang และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่าความยาวของสายโซ่ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างไดโพลระหว่างอนุภาคทองคำจะเพิ่มขึ้นเมื่อแรงผลักไฟฟ้าสถิตระหว่างอนุภาคลดลงเนื่องจากความแรงของไอออนิกเพิ่มขึ้นหรือขั้วของตัวทำละลายลดลง (รูปที่ 12B) บทบาทของปฏิกิริยาระหว่างไฟฟ้าสถิตนั้นมีสองเท่า ในด้านหนึ่ง มันเป็นไอโซโทรปิก ดังนั้นจึงปรับปรุงการประกอบอนุภาคที่มีประจุด้วยตนเองแบบแอนไอโซทรอปิก ในทางกลับกัน จะกำหนดขนาดของมวลรวมของอนุภาค Förster และเพื่อนร่วมงานประสบความสำเร็จในการควบคุมโครงสร้างของส่วนประกอบ (โซ่ เครือข่ายแบบแยกย่อย ทรงกลมกลวง - คอลลอยโดโซม) ของอนุภาคแกนเปลือก CdSe/CdS เพียงโดยการเปลี่ยนความหนาแน่นของโซ่โพลีเมอร์ที่กราฟต์ลงบนอนุภาค (รูปที่ 12C) Kotov และเพื่อนร่วมงานของเขาได้จัดเรียงอนุภาคนาโน CdTe ไฮเดรตเป็นเสานาโนและแผ่นนาโน กลุ่มของโซโลมอนได้พัฒนาวิธีการไมโครฟลูอิดิกสำหรับควบคุมการประกอบอนุภาคให้เป็นโซ่สองและสามบล็อก (รูปที่ 12D) ผลลัพธ์ทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่าการประกอบตัวเองของอนุภาคถูกควบคุมไม่เพียงแต่โดย "จุด" บนพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังด้วยเหตุผลอื่นด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิกิริยาระหว่างไดโพล

5. สรุปผลการวิจัย

พฤติกรรมของอนุภาคคอลลอยด์ที่ถูกดัดแปลงในลักษณะใดลักษณะหนึ่งที่ส่วนต่อประสานในระบบสองเฟสซึ่งประกอบด้วยสองเฟสที่ไม่สามารถผสมกันได้ สามารถใช้จำลองพฤติกรรมของสารลดแรงตึงผิวได้ สิ่งนี้สนับสนุนการใช้โครงสร้างส่วนต่อประสานที่หลากหลายในระบบสองเฟสเพื่อประกอบอนุภาคคอลลอยด์ด้วยตนเองให้เป็นโครงสร้างแบบลำดับชั้น มีการเสนอแนวทางหลายวิธีในการสังเคราะห์อนุภาคแอนไอโซทรอปิก - "เจนัส" และ "ขาด ๆ หาย ๆ" โดยมีขนาดและคุณสมบัติต่างกัน อย่างไรก็ตาม ยังคงมีโอกาสมากมายในการปรับปรุงคุณภาพของ "สปอต" เปอร์เซ็นต์ผลผลิต ขยายช่วงของวัสดุ ขนาดอนุภาค ฯลฯ นอกจากนี้ ความท้าทายคือการระบุลักษณะทางสัณฐานวิทยาและคุณสมบัติทางเคมีของพื้นผิวอย่างแม่นยำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอนุภาคนาโนเมตร .

จนถึงปัจจุบัน ยังไม่ทราบอนุภาคคอลลอยด์แบบแอนไอโซทรอปิกที่สามารถจำลองพฤติกรรมของโมเลกุลในทางปฏิบัติได้อย่างสมบูรณ์ แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าอย่างมากในการคำนวณทางทฤษฎีก็ตาม มีสาเหตุหลายประการที่จำกัดการนำแนวคิดนี้ไปใช้ ประการแรก การศึกษาส่วนใหญ่อาศัยการแสดงภาพอาร์เรย์ของอนุภาคในสถานะแห้ง ในขณะที่จำเป็นต้องมีข้อมูลโดยตรงหรือโดยอ้อมเกี่ยวกับการจัดเรียงอนุภาคในสารละลาย ประการที่สอง อนุภาคคอลลอยด์ที่กำลังศึกษาอยู่นั้นเป็นหน่วยการสร้างที่เข้มงวด พวกมันไม่มีความยืดหยุ่นและความสามารถในการปรับให้เข้ากับโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่มีอยู่ในโมเลกุลของแอมฟิฟิลิก ประการที่สาม การจัดการทดลองของแรงต่างๆ ที่กระทำต่ออนุภาคจนถึงขณะนี้ยังเป็นเรื่องยาก ประการที่สี่ แม้ว่าพันธะโควาเลนต์จะเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคที่อยู่ติดกัน ปัจจัยอื่นๆ เช่น ปฏิกิริยาเชิงขั้วและแรงของเส้นเลือดฝอยก็เข้ามามีบทบาท ดังนั้นจึงควรวิพากษ์วิจารณ์ผลลัพธ์ของการประกอบอนุภาคด้วยตัวเอง ในทางกลับกัน กลไกที่ควบคุมการจัดระเบียบตนเองของอนุภาคยังไม่ได้รับการเปิดเผยอย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น กลไกในการก่อตัวของหน้าผลึกเฉพาะสำหรับการเจริญเติบโตแบบแอนไอโซทรอปิกแบบคัดเลือกไม่สอดคล้องกับกลไกการเติบโตที่ยอมรับ ทั้งความผันผวนของความเข้มข้นแบบคลาสสิก หรือแบบจำลองลาแมร์ หรือการรวมตัวกัน

ความคล้ายคลึงกันระหว่างอนุภาคคอลลอยด์กับอะตอมและโมเลกุลได้รับการยอมรับในหลายแง่มุม เช่น อุณหพลศาสตร์ ปฏิกิริยา โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ โฟโตนิก และทางกล ดังนั้น ปัจจุบันนักเคมี นักฟิสิกส์ นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ และวิศวกรจำนวนมากจึงมุ่งมั่นที่จะได้รับอนุภาคคอลลอยด์ที่เลียนแบบคุณสมบัติของโมเลกุล นี่คือพื้นฐานของวิทยาศาสตร์วัสดุ - ทำความเข้าใจหลักการออกแบบวัสดุธรรมชาติและสร้างสรรค์วัสดุใหม่ที่ใช้หรือเลียนแบบหลักการเดียวกัน ในที่สุด การสร้างอนุภาคที่มีคุณสมบัติเป็นโมเลกุลจะทำให้เคมีคอลลอยด์กลายเป็นนาโนเคมีอย่างแท้จริง ซึ่งอนุภาคคอลลอยด์มีบทบาทสำคัญในระดับ mesoscopic เช่นเดียวกับอะตอมและโมเลกุลที่เล่นในระดับจุลภาค ด้วยความร่วมมือในการสังเคราะห์อนุภาคที่มีคุณสมบัติเฉพาะทาง การศึกษาเชิงทดลองอย่างเข้มงวดเกี่ยวกับอนุภาคและส่วนประกอบที่ประกอบขึ้นเอง และเทคนิคการสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีขั้นสูง แนวโน้มของอนุภาคคอลลอยด์ที่ประกอบขึ้นเองในลักษณะโมเลกุลจึงมีแนวโน้มที่ดีอย่างมาก

บรรณานุกรม

ดี.เอฟ. อีแวนส์, เอช. เวนเนอร์สตรอม, เดอะคอลลอยด์โดเมน, ไวลีย์, นิวยอร์ก 1994.

D. W. Oxtoby, ธรรมชาติ, 1990, 347, 725.

เอช. เวลเลอร์, แองจิว. เคมี. นานาชาติ เอ็ด 1993, 32, 41.

A. P. Alivisatos, วิทยาศาสตร์ 1996, 271, 933.

ซี. คอลเลียร์, ที. วอสเมเยอร์, ​​เจ. ฮีธ, แอนนู สาธุคุณ ฟิสิกส์ เคมี. 1998, 49, 371.

ก. ดับเบิลยู. คาสเซิลแมน จูเนียร์, เอส. เอ็น. คันนา, เจ. ฟิส. เคมี. ค 2009, 113, 2664.

ซี. โลเปซ พล.อ. เมเตอร์. 2546, 5, 1679.

M.V. Artemyev, U. Woggon, R. Wannemacher, Appl. ฟิสิกส์ เล็ตต์ 2001, 78, 1032.

M.V. Artemyev, U. Woggon, R. Wannemacher, H. Jaschinski, W. Langbein, Nano Lett. 2001, 1, 309.

เอ. ฟาน บลาเดอเรน, Science 2003, 310, 470.

อี. ดับเบิลยู. เอ็ดเวิร์ดส์, ดี. วัง, เอช. โมห์วาลด์, แมคโครมอล เคมี. ฟิสิกส์ 2550, 208, 439.

R. Klajn, K. J. M. Bishop, M. Fialkowski, M. Paszewski, C. J. Campbell, T. P. Grey, B. A. Grzybowski, วิทยาศาสตร์ 2007, 316, 261

ม.พี. พิเลนี อสม. เคมี. ความละเอียด 2008, 41, 1799.

อี. มาติจิวิช แลงมัวร์ 1994, 10, 8.

ดี. ฮอร์น, เจ. รีเกอร์, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2544, 40, 4330.

พี. เอ็น. พูซีย์, ดับเบิลยู. ฟาน เมเกน, Nature, 1986, 320, 340.

ซี. เมอร์เรย์, ซี. คาแกน, เอ็ม. บาเวนดี, แอนนู สาธุคุณ เมเตอร์. วิทยาศาสตร์ 2000, 30, 545.

เจ. เอส. ลินด์ซีย์, นิว เจ เคม. 1991, 15, 153.

เจ.-เอ็ม. เลห์น, แองจิว. เคมี. นานาชาติ เอ็ด 1990, 29, 1304.

จี. ชมิด, ยู. ไซมอน, เคม ชุมชน 2548, 697.

N. B. Bowden, M. Weck, I. S. Choi, G. M. Whitesides, Acc. เคมี. ความละเอียด 2544, 34, 231.

ดี. วัง, เอช. โมห์วาลด์, เจ. เมเทอร์ เคมี. 2004, 14, 459.

M.E. Leunissen, C.G. Christova, A.-P. ฮินนิเนน, ซี. แพทริค รอยัล, เอ. ไอ. แคมป์เบลล์, เอ. อิมฮอฟ, เอ็ม. ไดจ์คสตรา, ร. ฟาน รอยจ์, เอ. ฟาน บลาเดอเรน, ธรรมชาติ, 2005, 437, 235

E. V. Shevchenko, D. V. Talapin, N. A. Kotov, S. O’Brien, C. B. Murray, ธรรมชาติ, 2006, 439, 55

W. Ramsden, Proc. ร.ซ. ลอนดอน 2446, 72, 156

เอส.ยู. พิกเคอริง, เจ. เคม. สังคมสงเคราะห์ 2450, 91, 2544.

บี.พี. บินส์, Curr. ความคิดเห็น. คอลลอยด์อินเตอร์ วิทยาศาสตร์ 2545, 7, 21.

R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, พล.ร. วิทยาศาสตร์ส่วนต่อประสานคอลลอยด์ 2546, 100-102, 503.

อาร์. เอเวยาร์ด, เจ. เอช. คลินท์, เจ. เคม สค., ฟาราเดย์ทรานส์. 1996, 92, 85.

อี. วิกนาติ, อาร์. เปียซซา, ที. พี. ล็อคฮาร์ต, แลงเมียร์ 2003, 19, 6650.

ที.เอส. โฮโรซอฟ, บี.พี. บิงส์, แองเจว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2549, 45, 773.

เอ. คาบาลนอฟ, เอช. เวนเนอร์สโตรม, แลงมัวร์ 1996, 12, 276.

บี.พี. บินส์, เอส.โอ. ลัมส์ดอน, แลงเมียร์ 2000, 16, 2539.

บี.พี. บินส์, เจ.เอ. โรดริเกซ, แองจิว. เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2548, 44, 441.

บี.พี. บินส์, ร. มูราคามิ, เอส. พี. อาร์เมส, เอส. ฟูจิอิ, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2548, 44, 4795.

J. I. Amalvy, G. F. Unali, Y. T. Li, S. Granger-Bevan, S. P. Armes, B. P. Binks, J. A. Rodrigues, C. P. Whitby, Langmuir 2004, 20, 4345

พี. ปิรันสกี้, Phys. สาธุคุณ เล็ตต์ 1980, 45, 569.

เอส. รีคูลูซา, เอส. ราเวน, เคม. เมเตอร์. 2003, 15, 598.

ซี-ซี Gu, D. Wang, H. Mohwald, ซอฟท์แมตเตอร์ 2550, 3, 68.

T. Horozov, R. Aveyard, J. H. Clint, B. P. Binks, Langmuir 2003, 19, 2822

T. S. Horozov, R. Aveyard, B. P. Binks, J. H. Clint, Langmuir 2005, 21, 7405

O.D. Velev, K. Furusawa, K. Nagayama, Langmuir 1996, 12, 2374.

O. D. Velev, K. Furusawa, K. Nagayama, Langmuir 1996, 12, 2385.

O.D. Velev, K. Nagayama, Langmuir 1997, 13, 1856.

A. D. Dinsmore, M. F. Hsu, M. G. Nikolaides, M. Marquez, A. R. Bausch, D. A. Weitz, วิทยาศาสตร์ 2002, 298, 1006

M. F. Hsu, M. G. Nikolaides, A. D. Dinsmore, A. R. Bausch, V. D. Gordon, X. Chen, J. W. Hutchinson, D. A. Weitz, Langmuir 2005, 21, 2963

F. Nobel, O. J. Cayre, R. G. Alargova, O. D. Velev, V. N. Paunov, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2004, 126, 8092.

พี. ฟรอมเฮิร์ซ, ธรรมชาติ 1971, 231, 267.

อี.เอฟ. อุซกิริส, ร.ดี. คอร์นเบิร์ก, ธรรมชาติ 1983, 301, 125.

K. Aoyama, K. Ogawa, Y. Kimura, Y. Fujiyoshi, Ultramicroscopy 1995, 57, 345

Y. Lin, H. Skaff, T. Ermick, A. D. Dinsmore, T. P. Russell, วิทยาศาสตร์ 2003, 299, 226

วาย. ลิน, เอ. โบเกอร์, เอช. สกาฟฟ์, ดี. คุกสัน, เอ. ดี. ดินส์มอร์, ที. เอ็มริก, ที. พี. รัสเซล, แลงมัวร์ 2005, 21, 191

เอช. ด้วน, ดี. วัง, ดี. เคิร์ธ, เอช. โมห์วาลด์, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2547, 43, 5639.

เอฟ. ไรน์ค, เอส. จี. ฮิคกี้, ดับเบิลยู. เค. เคเกล, ดี. แวนแมเคลเบิร์ก, แองจิว เคม นานาชาติ เอ็ด 2004, 43, 458.

วาย. ลิน, เอช. สกาฟฟ์, เอ. โบเกอร์, เอ. ดี. ดินส์มอร์, ที. เอ็มริก, ที. พี. รัสเซล, เจ. แอม เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2003, 125, 12690.

H. Skaff, Y. Lin, R. Tangirala, K. Breitenkamp, ​​​​A. Boker, T. P. Russell, T. Emrick, Adv. เมเตอร์. 2005, 17, 2082.

เอช. ด้วน, ดี. วัง, เอ็น. โซบัล, เอ็ม. เกียร์ซิก, ดี. เคิร์ธ, เอช. โมห์วาลด์, นาโน เล็ตต์ 2548, 5, 949.

เจ. อาร์. รัสเซลล์, วาย. ลิน, เอ. โบเกอร์, แอล. ซู, พี. คาร์ล, เอช. เซตเทิล, เจ. เฮ, เค. ซิลล์, ร. แทนจิราลา, ที. เอ็มริก, เค. ลิตเทรล, พี. ธิยาการาจัน, ดี. คุกสัน , เอ. เฟอรี่, คิว. วัง, ที. พี. รัสเซล, แองเจว เคม นานาชาติ เอ็ด 2548, 44, 2420.

F. Reincke, W. K. Kegel, H. Zhang, M. Nolte, D. Wang, D. Vanmaekelbergh, H. Mo¨hwald, Phys. เคมี. เคมี. ฟิสิกส์ 2549, 8, 3828.

เอ็ม. แซสตรี้, Curr. วิทยาศาสตร์ 2003, 85, 1735.

เอช. ด้วน, เอ็ม. กวง, ดี. หวัง, ดี. เคิร์ธ, เอช. โมห์วาลด์, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2548, 44, 1717.

อี. ดับเบิลยู. เอ็ดเวิร์ดส์, เอ็ม. ชานาน่า, ดี. วัง, เอช. โมห์วาลด์, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2551, 47, 320.

อี. ดับเบิลยู. เอ็ดเวิร์ดส์, เอ็ม. ชานานา, ดี. วัง, เอช. โมห์วาลด์, เจ. ฟิส เคมี. ค 2008, 112, 15207.

ซี. เหมา, เจ. กัว, ส. ไป๋, T.-L. เหงียน, เอช. เซี่ย, วาย. เซี่ย, พี. มัลวานีย์, ดี. หวัง, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2009, 48, 4953.

ซี. แอล. จาง, เอส. ซี. โกลต์เซอร์, นาโน เลตต์. 2547, 4, 1407.

Z. L. Zhang, A. S. Keys, T. Chen, S. C. Glotzer, Langmuir 2005, 21, 11547

ดี.อาร์. เนลสัน, นาโน เลตต์. 2002, 2, 1125.

ซี. คาซากรันเด้, พี. ฟาเบร, อี. ราฟาเอล, เอ็ม. เวย์สซี่´, ยูโรฟส์ เล็ตต์ 1989, 9, 251.

เอช. ทาเคอิ เอ็น. ชิมิสุ แลงมัวร์ 1997, 13, 1865.

เจ.ซี. เลิฟ, บี.ดี. เกตส์, ดี.บี. วูล์ฟ, เค.อี. พอล, จี. เอ็ม. ไวท์ไซด์, นาโน เลตต์ 2545, 2, 891.

Y. Lu, H. Xiong, X. Jiang, Y. Xia, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2003, 125, 12724.

ซี. เบ้า, แอล. เฉิน, เอ็ม. เวลดอน,

E. Chandross, O. Cherniavskaya, Y. Dai, J. B. H. Tok, Chem เมเตอร์. 2545, 14, 24.

เค. ฟูจิโมโตะ, เค. นากาฮามะ, เอ็ม. ชิดารา, เอช. คาวากุจิ, แลงมัวร์ 1999, 15, 4630

เค. นากาฮามะ, เอช. คาวากุจิ, เค. ฟูจิโมโตะ, แลงเมียร์ 2000, 16, 7882.

C. E. Snyder, A. M. Yake, J. D. Feick, D. Velegol, Langmuir 2005, 21, 4813

B. Wang, B. Li, B. Zhao, C. Y. Li, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2008, 130, 11594.

ล. เปอตีต์, อี. เซลิเยร์, อี. ดูเกต์, เอส. ราเวน, ซี. มิงโกทาด์, เจ. เมเทอร์ เคมี. 2000, 10, 253.

S. Pradhan, L. Xu, S. Chen, พลเอก ฟังก์ชั่น เมเตอร์. 2550, 17, 2385.

V. N. Paunov, O. J. Cayre, Adv. เมเตอร์. 2004, 16, 788.

เอส. เจียง, เอส. กรานิค, แลงมัวร์ 2008, 24, 2438.

เจ. หวัง, ดี. หวัง, เอ็น. เอส. โซบัล, เอ็ม. เกียร์ซิก, เอ็ม. เจียง, เอช. โมห์วาลด์, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2549, 45, 7963.

B. Wang, M. Wang, H. Zhang, N. S. Sobal, W. Tong, C. Gao, Y. Wang, M. Giersig, D. Wang, H. Mo¨hwald, Phys. เคมี. เคมี. ฟิสิกส์ 2550, 9, 6313.

H. Gu, Z. Yang, J. Gao, C.K. Chang, B. Xu, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2548, 127, 34.

จี. จาง, ดี. หวัง, เอช. โมวาลด์, นาโน เลตต์ 2548, 5, 143.

จี. จาง, ดี. หวัง, เอช. โมวาลด์, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2548, 44, 7767.

จี. จาง, ดี. หวัง, เอช. โมวาลด์, เคม เมเตอร์. 2549, 18, 3985.

เอ.บี. ปาวาร์, ไอ. เครตซ์ชมาร์, แลงมัวร์ 2008, 24, 355.

เอ.บี. ปาวาร์, ไอ. เครตซ์ชมาร์, แลงมัวร์ 2009, 25, 9057.

จี. เบราน์, แอล. พาเวล, เอ. อาร์. มอร์ริลล์, ดี. เอส. เซเฟรอส, จี. ซี. บาซาน, เอ็น. โอ. ไรช์, เอ็ม. มอสโควิตส์, เจ. แอม. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2007, 129, 7760.

ซี. แบ, เจ. มูน, เอช. ชิน, เจ. คิม, เอ็ม. เอ็ม ซอง, เจ. แอม เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2007, 129, 14232.

แอล. หวัง, แอล. เซีย, จี. ลี, เอส. ราเวน, X. เอส. จ้าว, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2008, 47, 4725.

O. Cayre, V. N. Paunov, O. D. Velev, Chem ชุมชน 2546, 2296.

O. Cayre, V. N. Paunov, O. D. Velev, J. Mater เคมี. 2546, 13, 2445.

Z. F. Li, D. Lee, M. F. Rubner, R. E. Cohen, Macromoleculars 2005, 38, 7876

เอ็ม. ไรเซนก้า, เจ. เอ็ม. แมคเคลแลน, วาย. เซี่ย, พล.อ. เมเตอร์. 2551, 20, 2416.

อี. ฮิวกอนนอต, เอ. คาร์ลส์, ม.-เอช. เดลวิลล์, พี. ปานิซซา, เจ. พี. เดลวิลล์, แลงเมียร์ 2003, 19, 226.

C. Yu, A. N. Parikh, J. T. Groves, Adv. เมเตอร์. 2005, 17, 1477.

M. A. Correa-Duarte, V. Salgueirino-Maceira, B. Rodr´ıguez-Gonzalez, L. Liz-Marzan, A. Kosiorek, W. Kandulski, M. Giersig, Adv. เมเตอร์. 2548, 17, 2014.

เค. ยามาซากิ, เอช. นามัตสึ, ไมโครอิเล็กตรอน อังกฤษ 2004, 73-74, 85.

เค.เค. แคสเวลล์, เจ. เอ็น. วิลสัน, ยู.เอช.เอฟ. บันซ์, ซี.เจ. เจ. เมอร์ฟี่, เจ. แอม. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2003, 125, 13914.

เอ. แจ็คสัน, เจ. ดับเบิลยู. ไมเออร์สัน, เอฟ. สเตลลัคซี, แนท. เมเตอร์. 2004, 3, 330.

G. A. DeVries, M. Brunnbauer, Y. Hu, A. M. Jackson, B. Long, B. T. Neltner, O. Uzun, B. H. Wunsch, F. Stellacci, วิทยาศาสตร์ 2007, 315, 358

H. Y. Koo, D. K. Yi, S. J. Yoo, D. Y. Kim, Adv. เมเตอร์. 2004, 16, 274.

ดี-จี ชอย, เอส.จี. จาง, เอส. คิม, อี. ลี, ซี.-เอส. Han, S.M. Yang, พล.อ. ฟังก์ชั่น เมเตอร์. 2549, 16, 33.

L. Nagle, D. Fitzmaurice, พล.ร. เมเตอร์. 2003, 15, 933.

S. R. Nicewarner-Pen˜a, R. Griffith Freeman, B. D. Reiss, L. He, D. J. Pena, I. D. Walton, R. Cromer, C. D. Keating, M. J. Nathan, วิทยาศาสตร์ 2001, 294, 137

เอส.ปาร์ค เจ.-เอช. ลิม, ส.-ว. Chung, C. A. Mirkin, วิทยาศาสตร์ 2004, 303, 348.

ย. หยิน, วาย. ลู, บี. เกตส์, วาย. เซี่ย, เจ. แอม เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2001, 123, 8718.

ย. หยิน, ย. ลู่, ยี่เซี่ย, เจ. แอม เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2001, 123, 771.

V. N. Manoharan, M. T. Elsesser, D. J. Pine, วิทยาศาสตร์ 2003, 301, 483

ย.-ส. โช ก.-อาร์. ยี่ เจ.-เอ็ม. ลิม, S.-H. คิม, วี.เอ็น. มโนหรัญ, ดี.เจ. ไพน์, S.-M. หยาง เจ. แอม เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2548, 127, 15969.

T. Mokari, E. Rothenberg, I. Popov, R. Costi, U. Banin, วิทยาศาสตร์ 2004, 304, 1787

X. Gao, L. Yu, R. I. MacCuspie, H. Matsui, Adv. เมเตอร์. 2548, 17, 426.

H. Gu, R. Zheng, X. Zhang, B. Xu, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2004, 126, 5664.

เอ. เพอร์โร, อี. ดูเกต์, โอ. แลมเบิร์ต, เจ.-ซี. ทาโว, อี. บูร์ฌัต-ลามี, เอส. ราเวน, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2552, 48, 361.

ซี. วรากุลวิทย์, ต. เหงียน, เจ. มาจิเมล, เอ็ม. เดลวิลล์, วี. ลาเปียร์, พี. การ์ริเกอ, วี. ราเวน, เจ. ลิ้มตระกูล, เอ. คูห์น, นาโน เล็ตต์. 2008, 8, 500.

A. Ohnuma, E. C. Cho, P. H. C. Camargo, L. Au, B. Ohtani, Y. Xia, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2009, 131, 1352.

ที. เทรานิชิ, วาย. อิโนะอุเอะ, เอ็ม. นาคายะ, วาย. โอมิ, ที. ซาโนะ, เจ. แอม เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2004, 126, 9914.

H. Yu, M. Chen, P. M. Rice, S. X. Wang, R. L. White, S. Sun, Nano เล็ตต์ 2548, 5, 379.

S. Choi, H. B. Na, Y. I. Park, K. An, S. G. Kwon, Y. Jang, M. Park, J. Moon, J. S. Son, I. C. Song, W. K. Moon, T. Hyeon, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2008, 130, 15573.

วาย. วู, อาร์. ฟาน, พี. หยาง, นาโน เลตต์. 2545, 2, 83.

เอ็ม. ที. บียอร์ก, บี. เจ. โอห์ลส์สัน, ที. แซส, เอ. ไอ. เพอร์สสัน, ซี. ธีแลนเดอร์, เอ็ม. เอช. แม็กนัสสัน, เค. เดปเปอร์ต, แอล. อาร์. วอลเลนเบิร์ก, แอล. ซามูเอลสัน, นาโน เล็ตต์ 2545, 2, 87.

ที. ฮิกุจิ, เอ. ทาจิมะ, เค. โมโตโยชิ, เอช. ยาบุ, เอ็ม. ชิโมมูระ, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2552, 48, 5125.

เอช. ยาบุ, ต. ฮิกุจิ, เอ็ม. ชิโมมูระ, พล.อ. เมเตอร์. 17 กันยายน 2548 I.K. Voets, A. de Keizer, P. de Waard, P. M. Frederik, P. H. Bomans, H. Scmaltz, A. Walther, S. M. King, F. A. M. Leemakers, M. A. Cohen Stuart, Angew เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2549, 45, 6673.

เอช. อาร์. เชว, เอ็ม. เอส. เอล-แอสเซอร์, เจ. ดับเบิลยู. แวนเดอร์ฮอฟฟ์, เจ. โปลิม วิทยาศาสตร์ ส่วนที่ A: โพลีม เคมี. 1990, 18, 629.

เอ็ม. โอคุโบะ, ต. ฟูจิบายาชิ, เอ็ม. ยามาดะ, เอช. มินามิ, คอลลอยด์โพลีม วิทยาศาสตร์ 2548, 283, 1041.

E. B. Mock, H. De Bruyn, B. S. Hawkett, R. G. Gilbert, C. F. Zukoski, Langmuir 2006, 22, 4037.

W. K. Kegel, D. Breed, M. Elsesser, D. J. Pine, Langmuir 2006, 22, 7135

เจ.-ว. Kim, R.J. Larsen, D.A. Weitz, พล.ร. เมเตอร์. 2550, 19, 2548.

H.K. Yu, Z. Mao, D. Wang, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2009, 131, 6366.

M. Giersig, T. Ung, L. M. Liz-Marzan, P. Mulvaney, Adv. เมเตอร์. 1997, 9, 570.

ต. เฉิน, เอ็ม. หยาง, เอ็กซ์. หวัง, แอล. เอช. ตัน, เอช. เฉิน, เจ. แอม เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2008, 130, 11858.

Z. Nie, W. Li, M. Seo, S. Xu, E. Kumacheva, J. Am. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2549, 128, 9408.

D. C. Pregibon, M. Toner, P. S. Doyle, วิทยาศาสตร์ 2007, 315, 1393

T. Nisisako, T. Torii, T. Takahashi, Y. Takizama, Adv. เมเตอร์. 2549, 18, 1152.

อาร์.เค. ชาห์ เจ.-ดับบลิว. คิม ดี.เอ. ไวทซ์ พล.ร. เมเตอร์. 2552, 21, 1949.

เค. โรห์, ดี.ซี. มาร์ติน, เจ. ลาฮานน์, แนท. เมเตอร์. 2548, 4, 759.

บี.พี. บินส์, พี.ดี.ไอ. เฟลทเชอร์, แลงเมียร์ 2001, 17, 4708.

T. Chen, Z. Zhang, S. c, Glotzer, Proc. Natl. อคาด. วิทยาศาสตร์ สหรัฐอเมริกา 2007, 104, 717.

เอฟ. สคิออร์ติโน, ยูโร. ฟิสิกส์ เจบี 2008, 64, 505.

ก. ดับเบิลยู. วิลเบอร์, เจ. พี. เค. ดอย, เอ. เอ. หลุยส์, อี. จี. โนยา, ม. เอ. มิลเลอร์, พี. หว่อง, เจ. เคม ฟิสิกส์ 2007, 127, 085106.

จี. วิลลาร์, เอ. ดับเบิลยู. วิลเบอร์, เอ. เจ. วิลเลียมสัน, พี. เธียรา, เจ. พี. เค. ดอย, เอ. เอ. หลุยส์, เอ็ม. เอ็น. โจชุม, เอส. ซี. เอฟ. ลไวส์, อี. ดี. เลวี, Phys. สาธุคุณ เล็ตต์ 2009, 102, 118106.

A. B. Pawar, I. Kretzschmar, G. Aranovich, M. D. Donohue, J. Phys. เคมี. บี 2007, 111, 2081.

S.K. Friedlander, J. อนุภาคนาโน Res. 1999, 1, 9.

Z. Nie, D. Fava, E. Kumacheva, S. Zou, G. C. Walker, M. Rubinstein, Nat. เมเตอร์. 2550, 6, 609.

เอ็น. จ้าว, เค. หลิว, เจ. กรีนเนอร์, ซี. นี, อี. คูมาเชวา, นาโน เล็ตต์ 2009, 9, 3077.

เอส. กังวาล, โอ. เจ. เคย์เร, โอ. ดี. เวเลฟ, แลงมัวร์ 2008, 24, 13312

K. S. Smoukov, S. Gangwal, M. Marquez, O. D. Velev, Soft Matter 2009, 5, 1285

T. Isojima, M. Lattuada, J. B. Vander Sande, T. A. Hatton, ACS Nano 2008, 2, 1799

แอล. ฮอง, เอ. คาคซิอูโต, อี. ลุยจ์เทน, เอส. กรานิค, นาโน เล็ตต์. 2549, 6, 2510.

แอล. ฮอง, เอ. คัคซิอูโต, อี. ลุยจ์เทน, เอส. กรานิค, แลงมัวร์ 2008, 24, 621.

P. I. C. Teixeira, J. M. Tavares, M. M. Telo da Gama, J. Phys.: ควบแน่น เรื่อง 2000, 12, R411

T. Tlusty, S. A. Safran, วิทยาศาสตร์ 2000, 290, 1328

เค. บัตเตอร์, P. H. H. Bomans, P. M. Frederik, G. J. Vroege, A. P. Philipse, Nat. เสื่อ. 2546, 2, 88.

เอช. จาง, ดี. หวัง, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2008, 47, 3984.

เอช. จาง, เค. ฟุง, เจ. ฮาร์ทมันน์, ซี. ที. ชาน, ดี. หวัง, เจ. ฟิส เคมี. ค 2008, 112, 16830.

เอ็ม. เอส. นิโคลิช, ซี. โอลส์สัน, เอ. ซัลเชอร์, เอ. คอร์นอฟสกี้, เอ. แรงค์, อาร์. ชูเบิร์ต, เอ. ฟรอมสดอร์ฟ, เอช. เวลเลอร์, เอส. ฟอร์สเตอร์, แองจิว เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2552, 48, 2752.

Z. Tang, N. A. Kotov, M. Giersig, วิทยาศาสตร์ 2002, 297, 237

Z. Tang, Z. Zhang, Y. Wang, S. C. Glotzer, N. A. Kotov, วิทยาศาสตร์ 2549, 314, 274

เค. อี. ซอง, เอส. เอ. วานาปัลลี, ดี. มูคิจา, เอช. เอ. แมคเคย์, เจ. มิเรคกี มิลลันชิก, เอ็ม. เอ. เบิร์นส์, เอ็ม. เจ. โซโลมอน, เจ. แอม. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 2008, 130, 1335.

วาย. ลิน, เอ. โบเกอร์, เจ. เหอ, เค. ซิลล์, เอช. เซียง, ซี. อเบตซ์, เอ็กซ์. ลี, เจ. หวัง, ที. เอริค, เอส. ลอง, คิว. หวัง, เอ. บาลาซ, ที. พี. รัสเซลล์ , ธรรมชาติ 2548, 434, 55.

วี.เค. ลาแมร์, อาร์. เอช. ไดเนการ์, เจ. แอม. เคมี. สังคมสงเคราะห์ 1950, 72, 4847.

V. Privman, D. V. Goia, J. Park, E. Matijevic, J. Colloid Interface Sci. 1990, 213, 36.

เอช. โคลเฟน, เอส. มานน์, แองจิว. เคมี. นานาชาติ เอ็ด 2546, 42, 2350.

การประกอบตัวเองระดับโมเลกุล

การประกอบตัวเองระดับโมเลกุล

การประกอบตัวเองระดับโมเลกุล

กระบวนการรวมโมเลกุลเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนทางเคมีเฉพาะที่ควบคุมโดยพารามิเตอร์สเตอริโอเคมีของปฏิกิริยาและลักษณะโครงสร้างของตัวกลาง กรณีขอบเขตที่น่าสนใจคือระหว่างการรวมตัวของโมเลกุล (โควาเลนต์) และซูปราโมเลกุลในระหว่างการก่อตัวของฟูลเลอรีนในไอคาร์บอนที่อุณหภูมิสูง โดยเฉพาะ C60 และ C70 และสารที่เกี่ยวข้อง เช่น ท่อนาโนคาร์บอนที่ขยายตัว แม้ว่าพูดอย่างเคร่งครัด นี่เป็นตัวอย่างของการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ แต่ภายใต้สภาวะที่รุนแรงเช่นนี้ การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งที่สามารถพลิกกลับได้ก็เป็นไปได้ ซึ่งบางส่วนทำให้พวกมันคล้ายกับอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอกว่าซึ่งเกิดขึ้นภายใต้สภาวะปกติ

การประกอบตัวเองด้วยโควาเลนต์ของฟูลเลอรีนและท่อนาโนคาร์บอนภายใต้สภาวะที่รุนแรง

. วี.วี. อาร์สลานอฟ 2552.

ดูว่า "การประกอบตัวเองระดับโมเลกุล" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

การประกอบตัวเอง- คำว่า self-assembly ศัพท์ในภาษาอังกฤษว่า self-assembly คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง วัสดุนาโนชีวภาพ พันธะไฮโดรเจน capsid ชั้นนาโน ชั้นเดียวที่ประกอบเอง เคมีเหนือโมเลกุล การเร่งปฏิกิริยาโมเลกุลเหนือ เทมเพลต...

การประกอบตัวเองระดับโมเลกุล การประกอบตัวเองระดับโมเลกุล กระบวนการรวมโมเลกุลเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของขั้นตอนทางเคมีเฉพาะที่ควบคุมโดยพารามิเตอร์สเตอริโอเคมีของปฏิกิริยาและพันธะโคเวเลนต์เชิงโครงสร้าง ... ... พจนานุกรมภาษาอังกฤษเป็นภาษารัสเซียอธิบายเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี - ม.

วิศวกรรมนาโน- (จากนาโนและวิศวกรรมศาสตร์) กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติของมนุษย์ในการออกแบบ การผลิต และการใช้วัตถุหรือโครงสร้างขนาดนาโน (โครงสร้างนาโน) รวมถึงวัตถุหรือโครงสร้างที่สร้างขึ้นโดยวิธีนาโนเทคโนโลยี ใน... ... วิกิพีเดีย

นาโนเทคโนโลยี- (นาโนเทคโนโลยี) สารบัญ เนื้อหา 1. คำจำกัดความและคำศัพท์ 2.: ประวัติความเป็นมาและการพัฒนา 3. ข้อกำหนดพื้นฐาน การสแกนกล้องจุลทรรศน์โพรบ วัสดุนาโน อนุภาคนาโน การจัดระเบียบตนเองของอนุภาคนาโน ปัญหาการก่อตัว... ... สารานุกรมนักลงทุน

สหภาพโซเวียต วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ- คณิตศาสตร์ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในสาขาคณิตศาสตร์เริ่มดำเนินการในรัสเซียในศตวรรษที่ 18 เมื่อแอล. ออยเลอร์, ดี. เบอร์นูลลีและนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปตะวันตกคนอื่น ๆ กลายเป็นสมาชิกของสถาบันวิทยาศาสตร์เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ตามแผนของ Peter I นักวิชาการเป็นชาวต่างชาติ... ...

ไฟบริน- (จากละติน fibra - ไฟเบอร์) โปรตีนโมเลกุลสูงที่เกิดจากไฟบริโนเจนในพลาสมาในเลือดภายใต้การกระทำของเอนไซม์ Thrombin; มีรูปแบบของเส้นใยเรียบหรือเส้นใยขวางซึ่งมีการอุดตันซึ่งเป็นพื้นฐานของลิ่มเลือดอุดตันในระหว่างการแข็งตัว... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

ไรโบโซม- อนุภาคในเซลล์ที่ทำการสังเคราะห์โปรตีน อาร์ พบได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้น: แบคทีเรีย พืช และสัตว์; แต่ละเซลล์มีอาร์เป็นพันหรือเป็นหมื่น รูปร่างของอาร์อยู่ใกล้ๆ ... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

เบฟ, อเล็กซานเดอร์ อเล็กซานโดรวิช- Alexander Alexandrovich Baev วันเกิด: 28 ธันวาคม 2446 (10 มกราคม 2447) (2447 01 10) สถานที่เกิด: Chita จักรวรรดิรัสเซียวันที่เสียชีวิต: 31 ธันวาคม 2537 ... Wikipedia

monolayers ประกอบเอง- คำว่า monolayers ที่ประกอบเองในภาษาอังกฤษ monolayers ที่ประกอบเองในภาษาอังกฤษ คำพ้องความหมาย คำย่อ SAM คำที่เกี่ยวข้อง amphiphilic, ปฏิสัมพันธ์ของ van der Waals, nanolayer คำจำกัดความ monolayers ของโมเลกุล amphiphilic ที่เกิดขึ้นบน ... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

เคมีโมเลกุลสูง- คำว่าเคมีซูปราโมเลกุล คำศัพท์ในภาษาอังกฤษ เคมีซูปราโมเลกุล คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง การเลียนแบบทางชีวภาพ, ปฏิสัมพันธ์ของแวนเดอร์วาลส์, พันธะไฮโดรเจน, ปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำ, ปฏิกิริยาระหว่างผู้บริจาคกับผู้รับ, ... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี