分子表面活性剂一般为两亲性分子,由亲水基团和疏水基团组成,这些两亲性分子倾向于在水/油界面处进行吸附,亲水基团浸没在水中,疏水基团浸没在油中,可以有效降低界面张力(Ren等,2019;Rosen和Kunjappu,2012)。但分子表面活性剂在界面处的锚定处于吸附-解吸的热平衡状态,因为分子表面活性剂可以在热运动的驱动下从界面处解吸,乳液会缓慢聚结(Borwankar和Wasan,1988)。此外,由于Ostwald熟化,内部压力大的小液滴会变小,而内部压力小的大液滴会变大(Voorhees,1985)。在液滴聚结和Ostwald熟化作用的影响下,乳状液的平均尺寸会随着时间的推移而缓慢增加,从而降低其总界面能,最终导致相分离(Chesters,1991;Evans & Needham,1987),此时体系的总界面面积最小,总界面能最低。另一方面,固体颗粒,也称为胶体表面活性剂,能够长期稳定两个不混溶相的乳状液(Ramsden,1903)。由胶体表面活性剂稳定的稳定乳状液称为Pickering乳状液(Pickering,1907)。与传统分子表面活性剂稳定的乳液相比,胶体表面活性剂稳定的 Pickering 乳液具有许多独特的性质:(i)胶体表面活性剂从水/油界面的解吸能比热能高几个数量级,导致胶体表面活性剂在界面处发生不可逆吸附,从而具有优异的乳液稳定性( Aveyard,Binks,& Clint,2003 ;Binks,2002 ;Pieranski,1 980);(ii)胶体表面活性剂可以由生物相容性材料制成,表现出良好的生物相容性( Yang,Fu,Wei,Liang,& Binks,2015); (三)胶体表面活性剂可以设计用于实现具有多种功能的Pickering乳液,例如pH,温度或光触发响应(Tang,Quinlan和Tam,2015;Wei,Yu,Rui和Wang,2012;Hao等,2018)。Pickering乳液可以为多学科研究提供独特的平台,并将在科学研究和工业应用中发挥越来越重要的作用。这里我们对Pickering乳液系统进行了全面的回顾。主要涵盖三个方面:(i)粒子特性(包括粒子两亲性、浓度、大小和形状)对 Pickering 乳液的影响;(ii)两亲性聚合物的制备
摘要:熵在胶体粒子的自组装中起着关键作用。具体而言,对于在自组装过程中不相互作用或相互重叠的硬粒子,由于系统熵的增加,自由能最小化。了解熵的贡献并对其进行工程设计越来越成为现代胶体自组装研究的核心,因为熵可以作为设计各种自组装结构的指南,用于许多技术和生物医学应用。在本文中,我们强调了熵在不同理论和实验自组装研究中的重要性。我们讨论了形状熵和耗竭相互作用在胶体自组装中的作用。我们还强调了熵在开放和封闭晶体结构形成中的作用,并描述了工程熵以实现目标自组装结构的最新进展。
可以将物联网(IoT)描述为一组对象,这些对象具有一个或多个传感器,软件,发射器,接收器和许多其他仪器,并且可以通过Internet或通信网络之间的彼此和其他设备/系统进行通信。它在许多不同的领域中都有应用程序,包括可穿戴电容器,智能家居设备,零售,办公室,工作地点和面具。1组成IoT设备的主要组件是与其他“事物”,切换到控制以及为这些设备供电的电源的发射器和接收器。量子点(QD)在过去几十年中由于其特性而引起了很多关注。其中一些特性是可调的带隙,狭窄的发射宽度,高稳定性,电致发光(EL),光发光(PL)和高PL量子产率(PLQY),这些属性(PLQY)是用于诸如光电旋转,生物医学,光效率二氧化碳,光diodes,Photodetectors等不同应用的所需属性。2
图 2:MnAs x Sb 1-x(x = 0.1 - 0.8)纳米粒子的 PXRD 图案,以 Si 标准为标准。Si 的峰值以星号显示(MnSb-PDF#-03-065-0388)
概要:胶体的概念涵盖了从合成纳米粒子、纳米棒和纳米片到功能性生物单元等各种各向同性和各向异性的粒子,它们具有多种尺寸、形状和功能。材料科学致力于研究它们的各种功能,而它们在生物世界中无处不在,具有多种功能。由于其科学和技术重要性,人们对其进行了研究的各种合成胶体;但它们的特点是尺寸分布有限、形状和相互作用不完善,功能尚未完全工程化。这与尺寸、形状和功能精确的生物胶体形成鲜明对比。材料科学一直在从生物世界中寻找灵感,以通过自组装和层次结构进行结构控制,并在生物灵感中确定功能组合的新途径。在此,我们首先讨论基于生物基序引导组装的技术相关合成胶体的高度定义结构控制的不同方法。首先,我们描述如何在空心蛋白质笼内组装多分散纳米粒子,以实现明确定义的组装和分层堆积。另一种方法依赖于基于 DNA 纳米技术的组装,其中工程 DNA 结构允许程序化组装。然后,我们将讨论具有特别窄的尺寸分散性或甚至原子精确结构的合成胶体,用于新的组装和潜在功能。此类胶体可以具有明确定义的膜填料,从而允许高模量。它们可以使用光响应部分进行切换,并且可以启动不同几何形状的较大组装的堆积。重点是原子定义的纳米团簇,其允许通过超分子相互作用(例如定向氢键)进行明确定义的组装。最后,我们将讨论刺激响应胶体的新功能,甚至是受生命启发的复杂响应功能。其中,受生物学习启发的刺激响应材料可以实现下一代此类材料。经典条件作用是最简单的生物学习概念之一,需要两个刺激和可触发的记忆。其中我们使用热响应水凝胶与等离子体金纳米粒子和螺吡喃光酸作为模型。加热是导致热响应凝胶熔化的非条件刺激,而光(在特定波长下)最初会导致 pH 值降低,而不会因空间凝胶稳定而导致等离子体或结构变化。在热诱导凝胶熔化下,光会导致 pH 值降低和金纳米粒子链状聚集,从而产生新的等离子体响应。因此,同时加热和光照可以对新衍生的刺激进行条件作用,其中的逻辑图类似于巴甫洛夫条件作用。所示的组件展示了当尺寸和分散性受控时使用胶体可实现的不同功能。■ 主要参考文献
石器时代、青铜器时代和铁器时代是人类开始掌握这些自然界材料的历史时期。但是,如果我们只需按照需要排列原子,就能制造出具有特定特性的新材料,那会怎样呢?早在 1960 年,理查德·费曼就挑战我们“自下而上”思考,通过引导和操纵单个原子的排列来创造新材料 1。他邀请我们进入一个全新的物理学领域,在那里我们可以前所未有地控制新材料的性质和功能。虽然这在当时只是一个遥不可及的梦想,但现代实验合成技术的进步和纳米技术的革命已经让我们非常接近实现这个梦想。实现这一目标的一个有希望的方法是分层自组装,单个粒子自发组织成有序结构,也是自然界形成复杂生物功能结构的最重要策略。在这个过程中,材料的制备过程是先将原子组装成分子,再将分子组合成更大的单元,尺寸从几纳米到几微米不等,最后让这些悬浮在液体中的胶体结构块自组织成三维有序结构。这些自组装材料具有数十至数百纳米尺度的明确结构和极大的表面积体积比——这些特性使它们不仅非常适合光电、等离子体和光子应用,还非常适合催化和储能。这一策略的成功实施取决于合成和制造新型纳米颗粒和胶体颗粒的能力。尽管最近的进展已经产生了各种各样的新结构单元,这些单元的相互作用潜力可以从硬的到软的排斥的、吸引的、偶极的、形状各向异性的、不均匀的甚至自推进的,但尽管人们为开发新的合成路线付出了巨大的努力,但与化学家的分子“工具包”相媲美的无数可能的胶体结构单元中只有一小部分被制造出来。 提供更多关于胶体相互作用细节的评论包括参考文献 2 – 7 。 为了加速材料科学的进步,最好用理论预测来指导实验工作,以便
活性胶体是能够自推进的粒子,能在微观尺度上将化学能转化为定向的机械运动 [1]。它们已成为活性物质领域的典范,因为它们表现出相变 [3] 和动态结晶 [4] 等突发行为 [2],也是研究非平衡微观热机的基础 [5–8]。人们已投入大量精力开发一个框架来理解活性物质,并将其与随机热力学联系起来 [9–13],将经典热力学的概念扩展到非平衡系统和个体轨迹。这种方法的一个普遍局限性是,由于热噪声和活性噪声不能沿轨迹明确分离,因此熵的产生不能完全推断 [14]。尽管如此,随机热力学有潜力推动该领域从研究活性物质的特定现象学模型转向开发驱动活性系统的通用热力学框架。活性物质系统在广泛的空间和时间尺度上无处不在[15–17]。在纳米尺度上,单个分子可以充当活性物质[18, 19];在研究最深入的微观尺度上,生物和合成系统起着活性物质的作用[20–24];在中尺度和更大尺度上,动物[25]、机器人[26]、人类群体[27]等作为活性物质运行。所有这些系统所受控的底层物理过程千差万别,如湿与干[16, 28]、欠阻尼与过阻尼[29–32]、热与非热[33–35]等。然而,它们都有一个重要的共同点——非平衡动力学的出现是因为活性物质系统中的每个元素都会消耗能量并耗散
图3:A:在280nm的粗反应混合物和两种反应的f disp中,归一化的HPLC曲线。b:原始数据HPLC曲线在400nm的粗反应混合物和两个反应中的F disp。c:这些HPLC剖面中两个主要峰的典型吸光光谱(保留时间为2.7和2.85分钟)。
99M TC硫化物胶体是一种简单的技术,用于图像功能功能肝实质并确定尺寸,形状和腹部位置。Alter注射,胶体颗粒被RES的细胞吞噬。血液和血浆清除迅速发生,即- 注射后1小时的血浆浓度在人类中为0.005%。一旦胶体颗粒被RES细胞吞没,它们在扫描程序的持续时间内保持固定,因为胶体颗粒无限期保留在肝脏中,因此