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Functionalizing a Superfície de Nanoparticles: As Aproximações Usadas no Instituto de Adolfo Merkle

Dr. Hervé Dietsch e Professor Peter Schurtenberger, Instituto de Adolfo Merkle e Centro para Nanomaterials, Universidade de Fribourg de Fribourg
Autor Correspondente: herve.dietsch@unifr.ch

Para sua integração em uma matriz desejada, os nanoparticles exigem frequentemente um tratamento de superfície após ou durante sua síntese fazê-los compatíveis com o material de matriz circunvizinho. As partículas Coloidais são por definição uma suspensão das partículas duras ou macias suspendidas em uma solução. Para uma síntese bem sucedida e uma estabilidade coloidal, uma estabilização de superfície é necessária, que possa ser electrostática ou steric.

Os nanoparticles do látex do Silicone2 (SiO) (PS) e do poliestireno são provavelmente as partículas as mais usadas, devido à facilidade para sintetizá-los em uma grande escala (do relvado) para várias aplicações fundamentais e aplicadas da pesquisa.

As partículas do Poliestireno são feitas geralmente usando a polimerização da emulsão ou da dispersão do monómero do estireno. Ambos, o iniciador e a presença o surfactant, podem contribuir à estabilização electrostática das partículas, que as impede para formar agregados. Porém esta estabilização é limitada frequentemente a uma carga pelo surfactant, que nos conduziu desenvolver abordagens alternativas.

O Dr. Dietsch e o Professor Schurtenberger no Instituto de Adolfo Merkle podem agora aumentar a barreira electrostática usando copolímeros de bloco amphiphilic como o estabilizador para a polimerização1. As partículas de PS-PSS (Sulfonate) do Poliestireno-Poliestireno núcleo-SHELL obtidas assim têm uma densidade de carga activa mais de 100 partículas mais altamente do que regulares do látex do PICOSEGUNDO das épocas1. Uma Outra vantagem de controlar a repulsa electrostática é o controle da estrutura formada através dos mecanismos do conjunto do auto como ilustrado na seguinte imagem da microscopia de elétron de transmissão (o lado esquerdo apresenta uma dupla camada das partículas, dos presentes do lado do assistente um monolayer).

As partículas do Silicone têm a vantagem que é possível costurar suas propriedades usando os agentes do acoplamento do silane que transplantam covalently à superfície. As partículas do Silicone são feitas geralmente em uma escala de laboratório usando o processo do gel do solenóide baseado no trabalho original de Stöber e outros2. Usando a aproximação da alteração de superfície, o Dr. Dietsch e o Professor Schurtenberger poderiam mostrar que é possível sintetizar materiais livres do nanocomposite da agregação com partículas integradas do silicone em uma matriz do polymethylmethacrylate (PMMA)3.

Devido à facilidade para alterar os grupos de superfície do silanol de partículas do silicone, os revestimentos finos do silicone em nanoparticles podem abrir a maneira para uma química de superfície costurada de uma grande variedade de nanomaterials diferentes.

O método geral do Graf e outros4 pode ser adaptado a quase qualquer tipo das partículas para aumentar a estabilidade coloidal das partículas. Isto envolve em uma primeira etapa a adsorção do polímero do polyvinylpyrrolidone (PVP) na superfície da partícula. Isto aumenta a estabilidade de uma suspensão por um factor 6. Este método pode ser adaptado para os nanoparticles do hematita5, que são usados como as partículas modelo, porque sua morfologia pode facilmente ser controlada com os parâmetros da síntese.

Para a não ser nanoparticles do óxido a superfície pode ser alterada usando a adsorção de agentes do fosfato. Como um exemplo, o Dr. Dietsch e o Professor Schurtenberger desenvolveram um agente da superfície da química do clique em colaboração com Professot Mingdi Yan na Universidade Estadual de Portland e provaram a imobilização covalent de partículas magnéticas na superfície das bactérias de E-Coli6.

O Dr. Dietsch e o Professor Schurtenberger gostariam de indicar que frequentemente não importa como a alteração de superfície é feita, ele pode ser química covalent, química do clique, adsorção de um fosfato, um surfactant, um polyelectrolyte7 ou simplesmente alteração directamente durante a síntese. A alteração De Superfície permanece, na maioria dos casos um factor chave controlar as interacções de partículas suspendidas em uma matriz desejada a fim conseguir suspensões estáveis ou agregar materiais livres do nanocomposite.


Referências

1. Mohanty P.S., Dietsch H. Rubatat L., Stradner A., Matsumoto K., Matsuoka H. e Schurtenberger P., Langmuir 25 (4), 1940, 2009.
2. Stöber W., Fink, A. e Bohn E., Jornal do Colóide e Ciência da Relação 26 (1), 62, 1968.
3. M. Saric, H. Dietsch e Aspectos de P. Schurtenberger, de Colóides e de Superfícies A, Físico-químicos e de Engenharia, (2006), 291, 110-116.
4. Graf C. Vossen D.L.J, Imhof A. e camionete Blaaderen A., Langmuir 19 (17), 6693, 2003.
5. Dietsch H., Malik V., Reufer M., Dagallier C., Shalkevich A., Saric M., Gibaud T., Cardinaux F., Scheffold F., Stradner A. e P. Schurtenberger, Chimia, 62 (10), 805, 2008.
6. Liu L.H., Dietsch H., Schurtenberger P. e Yan M., Química de Bioconjugate, 20 (7), 1349-55, 2009.
7. Radice S., Kern P., Dietsch H., Mischler S. e Michler J., Jornal do Colóide e Ciência 318 (2) 264 da Relação, 2008.

Copyright AZoNano.com, Dr. Hervé Dietsch (Instituto de Adolfo Merkle e Centro de Fribourg para Nanomaterials)

Date Added: Oct 14, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:36

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