Síntesis y caracterización de supramoleculares Coloides

Materiales coloidales mesoestructurados encuentra una amplia aplicación en la ciencia y la tecnología, como sistemas modelo para estudios fundamentales sobre los materiales atómicos y moleculares ^{de 1,2,} como materiales fotónicos ^3,4, como sistemas de administración de fármacos ^5,6, como revestimientos ⁷ y en la litografía para el patrón de superficie ^8,9. Desde coloides liófobos son materiales metaestables que con el tiempo se agregan de forma irreversible debido a las interacciones de van der Waals omnipresente, su manipulación en las estructuras diana específicas es notoriamente difícil. Numerosas estrategias se han desarrollado para controlar el autoensamblaje coloidal incluyendo el uso de aditivos para sintonizar los electrostáticas ^10,11 o ^12,13 agotamiento de las interacciones, o desencadenantes externos tales como magnéticos o eléctricos ^{14 15} campos. Una estrategia alternativa sofisticada para lograr el control sobre la estructura, la dinámica y la mecánica de estos sistemas es su ingenio funcionalizaciónh moléculas que interactúan a través de fuerzas específicas y direccionales. La química supramolecular ofrece una caja de herramientas completa de pequeñas moléculas que exhiben específica del sitio, direccional y las interacciones fuertes aún reversibles, que pueden ser modulados por la fuerza en la polaridad del disolvente, la temperatura y la luz ^16. Desde sus propiedades se han estudiado ampliamente a granel y en solución, estas moléculas son candidatos atractivos para estructurar materiales blandos en fases exóticas de una manera predecible. A pesar de la clara potencial de un enfoque integrado para orquestar el montaje coloidal a través de la química supramolecular, estas disciplinas rara vez han interconectado para adaptar las propiedades de los materiales coloidales mesoestructurados ^17,18.

Una sólida plataforma de coloides supramoleculares debe cumplir tres requisitos principales. En primer lugar, el acoplamiento del resto supramolecular debe hacerse bajo suaves condiciones para evitar la degradación. En segundo lugar, las fuerzas de superficie en separaticomplementos más grande que el contacto directo debe estar dominado por los motivos atados, lo que significa que los coloides sin revestimiento casi exclusivamente a través de interacciones interactuar volumen excluido. Por lo tanto, las propiedades físico-químicas de los coloides deben adaptarse a suprimir otras interacciones inherentes a los sistemas coloidales, tales como van der Waals o fuerzas electrostáticas. En tercer lugar, la caracterización debe permitir una atribución inequívoca de la asamblea a la presencia de los restos supramoleculares. Para cumplir estos tres requisitos, una síntesis de dos etapas robusta de coloides supramoleculares fue desarrollado (Figura 1a). En una primera etapa, las partículas de sílice funcionalizado con NVOC hidrófobos están preparados para la dispersión en ciclohexano. El grupo NVOC puede escindirse fácilmente, produciendo partículas de amina-funcionalizado. La alta reactividad de las aminas permite post-funcionalización directa con el resto supramolecular deseado utilizando una amplia gama de condiciones de reacción suaves. Aquí, PRepare coloides supramoleculares por funcionalización de perlas de sílice con alcohol estearílico y un benceno-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derivado ^20. El alcohol estearílico desempeña varias funciones importantes: hace que el organofılica coloides e introduce repulsiones estéricas de corto alcance que ayuda a reducir la interacción específica entre coloides ^21,22. las fuerzas de van der Waals se reducen aún más debido a la estrecha relación entre el índice de refracción de los coloides y el disolvente ^23. De corto alcance atractivas las fuerzas de superficie de luz y termosensibles se generan mediante la incorporación de o-nitrobencilo protegida BTA ^20. O nitrobencilo resto es una foto de grupo escindible que bloquea la formación de enlaces de hidrógeno entre BTA adyacentes cuando se incorporan en las amidas en las discotics (Figura 1b). Tras la fotoescisión por luz UV, la BTA en solución es capaz de reconocer e interactuar con moléculas idénticas a través de un BTA 3 veces hmatriz de bonos ydrogen, con una fuerza de unión que es fuertemente dependiente de la temperatura ^17. Dado que los van der Waals son mínimos para las partículas de sílice recubiertas estearílico en ciclohexano, así como luz y la temperatura independiente, el conjunto de estímulos coloidal sensible observado debe ser mediada por la BTA.

Este video demuestra detallada cómo sintetizar y caracterizar los coloides supramoleculares y la forma de estudiar su autoensamblaje a irradiación UV por microscopía confocal. Además, un simple protocolo de análisis de imágenes para distinguir singletes coloidales de coloides agrupados y para determinar la cantidad de coloides por agrupaciones se informa. La versatilidad de la estrategia sintética permite variar fácilmente el tamaño de partícula, la cobertura de la superficie, así como el resto de unión introducido, lo que abre nuevas vías para el desarrollo de una gran familia de bloques de construcción coloidales de materiales avanzados mesoestructurados.