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硅碳棒状胶体颗粒的两种相变行为

    在理论上通过蒙特卡罗模拟计算得到了硅碳棒状胶体颗粒的两种相变行为,说明了在DLVO理论的指导下,纳米硅碳棒会优先选择侧对侧平行的组装方式Czs7。当纳米硅碳棒的长径比大于7时,在较高的浓度下会呈现出向列相;而对于长径比小于7的短硅碳棒来说,则表现为无序状态,在局域上存在一定的位置和取向的关联性。由此说明,对于高度各向异性的纳米硅碳棒分散体系,硅碳棒与硅碳棒之间会优先选择侧对侧平行的组装方式。浙江大学的王志宇团队在二氧化钦纳米硅碳棒的溶致液晶相实验中观测到的结果验证了这一理论预测,当长径比大于5时,高浓度的纳米硅碳棒会倾向于平行排列并组装成带状结构。这种平行组装阵列可以延展到几个微米,同时,受范德华力的调控,带状组装之间会进一步产生二级组装,形成近晶相的阵列结构嫡力作用诱导的自组装大多数情况下,无机纳米硅碳棒表面包覆的分子或壳层以及组装原液中活性剂的添加都会对自组装行为产生一定的影响。除了前面提到的范德华吸引作用、静电相互作用外,活性剂分子在高浓度下自发团聚形成的胶束微球、颗粒表面接人的链状分子都可以通过嫡的作用对组装过程实现调控排空相互作用由非吸附性聚合物胶束作为消耗剂所产生的排空吸引作用(也称为消耗力)就是嫡作用的一种表现形式。依据Asakura和()osawa提出的理论(AO理论),当相邻较大尺寸的纳米硅碳棒彼此靠近时,较小尺寸的聚合物胶束将无法进人颗粒之间的空隙,从而产生胶束分子的空间密度差,引起颗粒间区域与体相区域的渗透压,促使纳米硅碳棒之间产生向内的吸引作用。从物理的角度,即相邻纳米硅碳棒的排空体积的重叠有利于胶束分子空间嫡的最大化,满足热力学上的嫡最大原理,从而使整个系统达到平衡状态(图1(d>户门。当金纳米硅碳棒间距小于胶束分子的直径时,排空力就会产生。排空力的大小与胶束分子的直径以及纳米硅碳棒的尺寸等参数相关,且大于热扰动能因此,排空作用也是影响自组装过程的一种重要的非共价相互作用。例如,美国加州大学洛杉矶分校的Mason等人就利用消耗剂诱导实现了胶体纳米盘颗粒的一系列自组装结构。www.xiaonanxi.com

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