Nanopartikel, die die Regeln brechen
Janus-Partikel, die nach dem römischen Gott mit den zwei Gesichtern benannt werden, weil sie zwei verschiedene Hemisphären von Funktionalisierung haben, finden interessante Anwendungen bei der Medikamentenverabreichung und im Magnetismus. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts "Janus nanoparticles as novel ferroelectric materials" (JANUS FERROELECTRICS) untersuchten die Möglichkeit, neue Arten von elektrisch ansprechenden Materialien auf Basis von Janus-Partikels zu schaffen. Das Team konzentrierte sich auf Gold-Nanopartikel mit einer Monoschicht aus thiol-terminierten Molekülen. Die chemischen Eigenschaften ermöglichen eine einfache Untersuchung der Monoschichtorganisation auf sphärischen Nanopartikeln und nanostrukturierte Monoschichten auf Gold-NP haben vor Kurzem zu wichtigen Entdeckungen geführt. Die Forscher analysierten die Systeme mit einer Vielzahl von fortschrittlichen experimentellen Techniken und entdeckten eine reiche inhärente Komplexität. Zusätzlich zu Janus-Partikeln beobachteten die Forscher gestreifte Monoschichten, zufällig gemischte Monoschichten oder auch eine Mischung aus beiden. Sie beobachteten auch ungewöhnliche Löslichkeit und spontane Aggregation oder Selbstorganisation in einigen der entwickelten Systeme, um die Ferroelektrizität zu studieren. Dies bildete den neuen Schwerpunkt des Projekts. Ein allgemeines Prinzip in der Chemie lautet: "Gleiches löst Gleiches". Es bedeutet, dass die Löslichkeit eines Moleküls durch die Bestimmung der strukturellen Ähnlichkeit zwischen dem Molekül und dem Lösungsmittel vorausgesagt werden kann. Dies gilt auch für die Oberflächenmonoschichten mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen insofern, dass die Wechselwirkungen in der Regel den gesamten chemischen Funktionsumfang widerspiegeln. Im Rahmen von JANUS FERROELECTRICS stieß man auf eine wichtige Ausnahme von dieser Regel. Das heißt, im Falle einer organischen Beschichtung, die eine Monoschicht auf einer Kolloidoberfläche bildet, kann eine einzige chemische Komponente in Bezug auf die Löslichkeit des Teilchens vorherrschend werden. Es scheint von der Oberflächenkrümmung abhängig zu sein. Die Wissenschaftler untersuchten eine Vielzahl von Systemen. Ein wichtiges Ergebnis dabei waren neue und verbesserte Techniken für die Charakterisierung von organischen Beschichtungen auf Kolloiden. Dazu gehören Rechenmethoden zur Untersuchung von Schnittstellenwechselwirkungen auf atomarer Ebene, bildgebende Verfahren und zusätzliche Rechenmethoden zur Modellierung und Vorhersage der experimentell erhaltenen Bilder. Das Projekt lieferte neue Möglichkeiten mit Materialien und Methoden für die Entwicklung neuer, intelligenter Materialien mit neuartigen Benetzungseigenschaften. Das bringt der EU einen Vorteil bei der Entwicklung von Nanotechnologie und Nanomaterialien.
Schlüsselbegriffe
Nanopartikel, Oberflächenfunktionalisierung, Löslichkeit, Janus-Partikel, ferroelektrisch
