Gli autori riconoscono l&#39;Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NWO ECHO-STIP di Grant 717.013.005, NWO VIDI Concessione 723.014.006) per il sostegno finanziario.

1. Sintesi di core-shell Silice Particelle Nota: particelle di silice sono sintetizzati secondo la seguente procedura, che si basa sul metodo Stöber 24,25. <ol><li> Sintesi di semi di silice fluorescenti <ol><li> Sciogliere 105 mg (0,27 mmoli) di fluoresceina isotiocianato in 5 ml di etanolo. </li><li> Aggiungere 100 ml di (3-amminopropil) triethoxysilane (APTES, 0,43 mmol) alla soluzione precedente. </li><li> Sonicare soluzione durante 5 min e lasciare reagire per una notte sotto atmosfera di argon a temperatura ambiente sotto agitazione. Il complesso APTES dye-funzionalizzati viene usato senza purificazione. </li><li> In un 1 L a fondo rotondo mix matraccio 2,5 ml delle APTES colorante funzionalizzata con 25 ml di ammoniaca (25% in acqua) e 250 ml di etanolo. </li><li> Aggiungere 10 ml di tetraetilortosilicato (TEOS) sotto il menisco della miscela di reazione precedente con l&#39;aiuto di una pipetta di vetro while agitazione con un agitatore magnetico. </li><li> Analogamente, dopo 5 ore, aggiungere un altro 1,75 ml di TEOS e agitare la miscela per una notte sotto atmosfera di argon. </li><li> Versare la dispersione in più di 45 ml tubi. </li><li> Centrifugare le provette (350 XG, 30 min), rimuovere il surnatante e aggiungere 30 ml di etanolo fresco in ogni tubo. Sonicare le nuove dispersioni per 3 minuti, e centrifugare di nuovo per rimuovere il surnatante. Ripetere questi passaggi di lavaggio 3 volte. </li><li> Mantenere i semi fluorescenti in etanolo in una concentrazione di circa 13,6 mg / ml e al buio (evitare l&#39;esposizione alla luce). </li><li> Preparare semi non fluorescenti seguendo la stessa procedura omettendo l&#39;aggiunta del colorante fluorescente. Nota: A seguito di questa procedura, i semi di circa 100 nm di raggio si ottengono. </li></ol></li><li> Sintesi di particelle di silice core-shell <ol><li> Riempire un pallone da 1 L con 51 ml di etanolo, 17 ml di acqua deionizzata, 3,4 ml di ammoniaca (25% in acqua) e 4ml della dispersione seme (54,4 mg di semi fluorescenti circa). </li><li> Riempire una siringa di plastica con 5 ml di TEOS e 10 ml di etanolo. </li><li> Riempire una siringa di plastica con 1,34 ml di ammoniaca (25% in acqua), 3,4 ml di acqua deionizzata e 10,25 ml di etanolo. </li><li> Collegare entrambi siringhe al pallone a fondo tondo con tubi di plastica. </li><li> Dotare il pallone con un flusso di argon e un agitatore magnetico. L&#39;ingresso argon deve essere vicino alla presa della seconda siringa per evitare il contatto tra i gas di ammoniaca dalle goccioline TEOS per evitare nucleazione secondaria. </li><li> Aggiungere il contenuto di entrambe le siringhe contemporaneamente a 1,7 ml / hr utilizzando pompe peristaltiche agitando la miscela. Assicurarsi di ottenere caduta libera gocce per evitare di scivolare sulle pareti e nucleazione quindi secondaria. </li><li> Interrompere l&#39;aggiunta dopo 7 ore per ottenere particelle core-shell di circa 300 nm in raggi. </li><li> Versare il contenuto del pallone in più di 45 ml provette. </li><li> Centrifugare le provette (350 XG, 30 min), rimuovere il surnatante e aggiungere 30 ml di etanolo fresco in ogni tubo. Sonicare nuova dispersione per 3 min, e centrifugare nuovamente per rimuovere il surnatante. Ripetere questi passaggi di lavaggio 3 volte. </li><li> Mantenere le particelle core-shell in etanolo e al buio (evitare l&#39;esposizione alla luce). </li><li> Preparare particelle di silice non fluorescenti seguendo la stessa procedura, ma utilizzando i semi non fluorescenti. </li></ol></li></ol> 2. Funzionalizzazione di silice colloidi <ol><li> Sintesi di colloidi NVOC-funzionalizzati <ol><li> Disperse 10 mg di particelle di silice core-shell in 1 ml di etanolo assieme con 12 mg (0,03 mmol) della molecola NVOC-C11-OH e 31 mg (0,11 mmoli) di alcol stearilico in 50 ml pallone a fondo rotondo (risultante in 20/80 NVOC-C11-OH / stearil rapporto molare alcool). </li><li> Sonicare la miscela per 10 minuti per garantire che tutte le molecole si dissolvono e le particelle sono ben Vernicersed. </li><li> Aggiungere alla miscela una barra agitatore magnetico e si evapora l&#39;etanolo con un flusso costante di argon a temperatura ambiente. Prima di procedere accertarsi che non vi sia etanolo sinistra, altrimenti potrebbe reagire con i gruppi silanolici delle particelle. Per verificare se l&#39;etanolo è completamente evaporato prestare attenzione alla temperatura del fondo del pallone. Se ci si sente freddo, l&#39;etanolo non è ancora del tutto evaporato. </li><li> Riscaldare il pallone fino a 180 ° C per 6 ore sotto continua agitazione e sotto un flusso costante di argon 22. </li><li> Lasciare la muffola raffreddare a temperatura ambiente. </li><li> Aggiungere 3 ml di CHCl 3 nel pallone e ultrasuoni per 5 minuti (o fino a quando tutto il contenuto solido è stato disciolto o disperso). </li><li> Centrifuga la dispersione (2.600 xg, 4 min), rimuovere il surnatante e aggiungere CHCl fresco 3. Sonicare nuova dispersione per 3 min, e centrifugare nuovamente per rimuovere il surnatante. Ripetere questi passaggi di lavaggio 6 volte. </li&gt; <li> Asciugare le particelle a 70 ° C in vuoto per una notte e memorizzarli in un essiccatore. </li></ol></li><li> Sintesi di BTA-colloidi <ol><li> Disperse 10 mg di particelle funzionalizzate con un rapporto molare 20/80 di alcool NVOC-C11-OH / stearil in 3 ml di CHCl 3. </li><li> Irradiare la dispersione in un UV-forno (λ max = 354 nm) per 1 ora a fendere il gruppo NVOC. Assicurarsi che la deprotezione è omogenea sulla superficie delle particelle agitando la dispersione delicatamente con un agitatore magnetico mentre deprotezione. Questo produce le particelle ammina-funzionalizzato (Figura 1a). </li><li> Sciogliere 9 mg del derivato del benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA, 0,01 mmoli), 8,7 ml di N, N -diisopropylethylamine (DIPEA, 0,05 mmoli) e 5,2 mg di (benzotriazol-1-ilossi) tripyrrolidinophosphonium esafluorofosfato ( PyBOP, 0.01 mmol) in 1 ml di CHCl 3. </li><li> Aggiungere la soluzione al quali ammine p funzionalizzatoarticolo dispersione e mescolare notte a temperatura ambiente e sotto atmosfera di argon. </li><li> Centrifuga la dispersione (2.600 xg, 4 min), rimuovere il surnatante e aggiungere 3 ml di CHCl fresco 3. Sonicare nuova dispersione per 3 min, e centrifugare nuovamente per rimuovere il surnatante. Ripetere questi passaggi di lavaggio 6 volte. </li><li> Asciugare le particelle a 70 ° C sotto vuoto per 48 ore e memorizzarli in un essiccatore. </li></ol></li></ol> 3. statico leggeri Misure Scattering (SLS) Nota: utilizzare particelle non fluorescenti, poiché il nucleo fluorescente assorbe la luce della stessa lunghezza d&#39;onda della luce laser incidente di apparecchiature dispersione della luce convenzionale. <ol><li> Funzionalizzare 10 mg di particelle di silice non fluorescenti con alcool stearilico solo (senza NVOC-C11-OH) seguendo la procedura descritta nella sezione 2.1. </li><li> Preparare 500 ml di una dispersione di 0,033 mg / ml di particelle non-funzionalizzata in acqua ed unaltro di 2 mg / ml dei stearilico particelle alcol rivestite in cicloesano. </li><li> Sonicare entrambe dispersioni per almeno 20 minuti per assicurare che le particelle sono ben disperse. </li><li> Misurare l&#39;intensità sparso di due dispersioni, i solventi e il solvente di riferimento da 30 ° a 120 ° in incrementi di 5 °. </li><li> Tracciare l&#39;intensità del campione (campione I) come funzione di q (Equazione 1) q = 4π n sin solvente (θ / 2) / λ o con il θ angolo di diffusione, l&#39;indice di rifrazione n del solvente solvente e la lunghezza d&#39;onda del laser λ o. </li><li> Montare i dati alla seguente equazione utilizzando il software (per esempio, origine) (Equazione 2) I campione = CP (QR) dove C è una costante e fattore di forma P (QR) è dato da (Equazione 3) &lt;img alt = &quot;Equazione 3&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 53934 / 53934eq3.jpg&quot; /&gt; in cui il raggio medio dei colloidi sferiche è R. </li><li> Estrarre R dalle misure per ogni dispersione. </li><li> Calcolare il rapporto Rayleigh (R θ), che è una misura assoluta per l&#39;intensità della luce diffusa, secondo la seguente equazione, per ogni θ. (Equazione 4) <img alt="Equazione 4" src="/files/ftp_upload/53934/53934eq4.jpg" /> con l&#39;intensità del campione, il solvente e il riferimento, I SAMPLE, I SOLVENTE e riferisco rispettivamente l&#39;indice di rifrazione del solvente e il riferimento n solvente e n riferimento, corrispondentemente, e la Ratio Rayleigh del riferimento riferimento R. Qui utilizzare toluene come riferimento, Tale che n = 1.332 acqua, n toluene = 1.497, n = 1.426 cicloesano; R toluene = 2.74x10 -3 m -1 26. </li><li> Calcolare l&#39;indice medio di rifrazione dei colloidi (n colloidi) da R θ e Equazione 5. (Equazione 5) <img alt="Equazione 5" src="/files/ftp_upload/53934/53934eq5.jpg" /> con il numero di particelle per volume N, il volume di una particella v particelle in v particelle = 4/3 πR 3, e supponendo che il fattore di struttura S (q) ~ 1, che è il limite di particelle non interagenti. </li></ol> 4. Quantificazione del numero di siti attivi per particella Nota: utilizzare piccole particelle di 13 nm di raggio (con una più ampia superficie diRapporto -volume). <ol><li> Funzionalizzare piccole particelle disponibili in commercio con un rapporto 20/80 molare NVOC-C11-OH / alcool stearilico seguendo la procedura descritta nella sezione 2.1. </li><li> Disperdere 20 mg di piccole particelle funzionalizzate in 1 ml di CHCl 3 e irradiare la dispersione in un UV-forno (λ max = 354 nm) per 1 ora a fendere il gruppo NVOC. Mescolare la dispersione delicatamente con una barra agitatore magnetico mentre deprotezione. In questo modo i colloidi non sedimentano e la loro superficie rimane esposta alla luce UV, assicurando così deprotezione omogenea. </li><li> Spin giù le particelle di ammine-funzionalizzati risultanti (3.400 xg, 10 min) e rimuovere il surnatante. </li><li> Essiccare le particelle a 70 ° C per 2 ore. </li><li> Sciogliere 0,50 mg di succinimidil 3- (2-piridilditio) propionato (SPDP, 0,0016 mmoli) in 200 ml di dimetilformammide (DMF). </li><li> Aggiungere la soluzione SPDP al 20 mg delle particelle ammina-funzionalizzati secchi e vorticeSistema per 30 min. Entro questo tempo, tutti ammine primarie disponibili sui colloidi hanno reagito con il SPDP. </li><li> Lavare le particelle di 1 ml di DMF per 6 volte (o fino a quando non SPDP connessione viene rilevata nel surnatante mediante spettroscopia UV-Vis a λ = 375 nm). Nell&#39;ultima fase di lavaggio cercare di rimuovere il più surnatante possibile. </li><li> Sciogliere 0,53 mg di ditiotreitolo (DTT, 0,0034 mmoli) in 50 ml di DMF. Aggiungere la soluzione DTT alle particelle e agitare la dispersione per 30 min. Entro questo tempo il gruppo piridin-2-tione viene aperto. </li><li> Determinare l&#39;assorbanza della libera piridina-2-thione liberata nel surnatante a λ = 293 nm con una microvolumi UV-Vis spettrofotometro. </li><li> Costruire una curva di calibrazione per determinare il coefficiente di estinzione ɛ (~ 12.1x10 3 M -1 cm -1) della piridina-2-tione in DMF misurando l&#39;assorbanza di una serie di diluizioni di diverse quantità note di SPDP con un eccesso di DTT . </li><li&gt; Calcolare la concentrazione di piridina-2-tione, C P2T, che viene scisso dalle particelle utilizzando la legge di Lambert-Beer: (Equazione 6) Abs = C P2T ε l con la concentrazione molare di piridina-2-tione C P2T, il ɛ coefficiente di estinzione e la lunghezza del percorso l. </li><li> Calcolare il numero di siti attivi (ammine) per particella con la seguente equazione (Equazione 7) <img alt="equazione 7" src="/files/ftp_upload/53934/53934eq7.jpg" /> con la massa di una particella M particelle cioè M particelle = 4 / 3πR 3 ρ, con ρ = 1.295 g / cm 3, la massa ponderato totale di particelle M totale (20 mg) e il volume totale V totale (50 microlitri). Questa equazione presuppone che tutti disponibiliammine reagiscono con l&#39;SPDP e DTT riduce tutte le molecole spdp attaccate alle particelle. </li></ol> 5. Monitor Assemblea colloidale per Microscopia confocale Nota: le particelle Usa core-shell di silice (con un nucleo fluorescente ed un guscio non fluorescente). <ol><li> Preparare 400 ml di una dispersione di 0,1% in peso di particelle BTA-funzionalizzati in cicloesano e sonicare il campione per 20 min. </li><li> Irradiare la fiala del campione nel forno UV (λ max = 354 nm) per fendere fuori dal gruppo o -nitrobenzyl della BTA. Prendere 25 microlitri aliquote in diversi momenti della irraggiamento, per esempio da 0 a 30 minuti, per monitorare il processo di clustering. </li><li> Posizionare le diverse aliquote su diversi vetrini con l&#39;aiuto di un distanziatore e chiudere le camere con un vetrino (dimensione della camera è di 13 mm di diametro × altezza 0,12 millimetri). Dopo la chiusura della camera, girare la polizza di copertura testa in giù per lasciare che le particelle di sedimenti e adsorb sul vetro, che facilita l&#39;imaging. </li><li> Prendere diverse immagini di ciascun campione con il microscopio confocale appena possibile dopo la preparazione del campione per ogni tempo di irradiazione. </li></ol> Analisi 6. Immagine <ol><li> La quantificazione del numero di canottiere con ImageJ Nota: Tutti i comandi utilizzati per scrivere la sceneggiatura sono descritte nel manuale ImageJ: http://imagej.nih.gov/ij/docs/guide/user-guide.pdf <ol><li> Smooth le immagini confocale per rimuovere pixel isolati dai bordi e riempire piccoli fori che eseguono la funzione &quot;Smooth&quot;. </li><li> Dato che solo i nuclei sono fluorescenti, dilatare le aree luminose finché il bordo delle particelle che appartengono allo stesso tatto cluster e particelle fondono. Fate questo utilizzando il filtro &quot;Dilata&quot;. Con particelle con spessore del guscio di circa 180 nm, e le immagini con una risoluzione di 0,02 micron / pixel, a due passi dilatazione sono sufficienti. </li><li> Convertire le immaginiin un quadro binario in esecuzione la funzione &quot;Crea binario&quot;. </li><li> Impostare la scala eseguendo lo strumento &quot;&quot; Set Scala ... &quot;, la distanza = 1 noto = 0.02 pixel = 1 unità = um&quot; &quot;per le immagini scattate con una risoluzione di 0,02 micron / pixel per esempio. </li><li> Applicare una dimensione di soglia per discriminare il rumore e le particelle out-of-focus da particelle in-of-focus. Per esempio, con le immagini scattate con una risoluzione di 0,02 micron / pixel, tutte le aree più piccolo di 0.2 pixel sono escluse. Fatelo utilizzando il comando &quot;Analizza particelle ...&quot;, &quot;size = 0,2-Infinito&quot;. </li><li> Creare un&#39;immagine all.jpg e un file ALL.TXT con la dimensione di tutte le aree luminose nell&#39;immagine (cluster e canottiere) utilizzando i comandi &quot;&quot; risultati &quot;, _all.txt&quot; &quot;e&quot; &quot;JPEG&quot;, &quot;tutto&quot; &quot;. </li><li> Si supponga aree che tutte luminose tra 0,2 e 0,7 pixel in termini di dimensioni e con una circolarità (circolarità = 4 π Area / Perimeter 2) tra 0,7 e 1,0 sonocanottiere che eseguono il comando &quot;Analizzare le particelle ...&quot;, &quot;circolarità = 0,7-1,0&quot;. </li><li> Creare un&#39;immagine singlets.jpg e un file singlets.txt con le informazioni di tutte le aree luminose che sono canottiere utilizzando i comandi &quot;&quot; risultati &quot;, _singlets.txt&quot; &quot;e&quot; &quot;JPEG&quot;, &quot;canottiere&quot; &quot;. </li></ol></li><li> Elaborare le informazioni con Matlab <ol><li> Leggere il file txt singoletto e calcolare la dimensione media di un singoletto per picture (A singoletto). </li><li> Utilizzare la dimensione media di un singoletto per calcolare il numero di particelle per cluster (A singoletto doppietto = 2A, A = tripletto 3A singoletto ...) e il numero totale di particelle nella tabella dell&#39;altro file ALL.TXT. </li><li> Calcolare la frazione di particelle in canottiere per ogni tempo di esposizione: singlets f = canottiere numero totale di particelle / </li><li> Calcolare la frazione di doppiette, triplette, etc.: F doppietti = 2 * numero di doppiette / particelle totali, etc. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloids+with+valence+and+specific+directional+bonding.">Colloids with valence and specific directional bonding.</a> Nature. 491 (7422), 51-55 (2012).</li><li>Klinkova, A., Therien-Aubin, H., Choueiri, R. M., Rubinstein, M., Kumacheva, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+analogs+of+molecular+chain+stoppers.">Colloidal analogs of molecular chain stoppers.</a> PNAS. 110 (47), 18775-18779 (2013).</li><li>Galisteo-L&#245;pez, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembled+photonic+structures.">Self-assembled photonic structures.</a> Adv. Mater. 23 (1), 30-69 (2011).</li><li>Kim, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+colour+printing+using+a+magnetically+tunable+and+lithographically+fixable+photonic+crystal.">Structural colour printing using a magnetically tunable and lithographically fixable photonic crystal.</a> Nat. Photonics. 3 (9), 534-540 (2009).</li><li>Dinsmore, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidosomes:+Selectively+permeable+capsules+composed+of+colloidal+particles.">Colloidosomes: Selectively permeable capsules composed of colloidal particles.</a> Science. 298 (5595), 1006-1009 (2002).</li><li>Destribats, M., Rouvet, M., Gehin-Delval, C., Schmitt, C., Binks, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emulsions+stabilised+by+whey+protein+microgel+particles:+Towards+food-grade+Pickering+emulsions.">Emulsions stabilised by whey protein microgel particles: Towards food-grade Pickering emulsions.</a> Soft Matter. 10 (36), 6941-6954 (2014).</li><li>Prevo, B. G., Hon, E. W., Velev, O. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assembly+and+characterization+of+colloid-based+antireflective+coatings+on+multicrystalline+silicon+solar+cells.">Assembly and characterization of colloid-based antireflective coatings on multicrystalline silicon solar cells.</a> J. Mater. Chem. 17 (8), 791-799 (2007).</li><li>Kitaev, V., Ozin, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-assembled+surface+patterns+of+binary+colloidal+crystals.">Self-assembled surface patterns of binary colloidal crystals.</a> Adv. Mater. 15 (1), 75-78 (2003).</li><li>Plettl, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-Close-Packed+crystals+from+self-assembled+polystyrene+spheres+by+isotropic+plasma+etching:+adding+flexibility+to+colloid+lithography.">Non-Close-Packed crystals from self-assembled polystyrene spheres by isotropic plasma etching: adding flexibility to colloid lithography.</a> Adv. Funct. Mater. 19 (20), 3279-3284 (2009).</li><li>Yethiraj, A., Van Blaaderen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+colloidal+model+system+with+an+interaction+tunable+from+hard+sphere+to+soft+and+dipolar.">A colloidal model system with an interaction tunable from hard sphere to soft and dipolar.</a> Nature. 421 (6922), 513-517 (2003).</li><li>Spruijt, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+assembly+of+oppositely+charged+hairy+colloids+in+water.">Reversible assembly of oppositely charged hairy colloids in water.</a> Soft Matter. 7 (18), 8281-8290 (2011).</li><li>Kraft, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+roughness+directed+self-assembly+of+patchy+particles+into+colloidal+micelles.">Surface roughness directed self-assembly of patchy particles into colloidal micelles.</a> PNAS. 109 (27), 10787-10792 (2012).</li><li>Rossi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cubic+crystals+from+cubic+colloids.">Cubic crystals from cubic colloids.</a> Soft Matter. 7 (9), 4139-4142 (2011).</li><li>Erb, R. M., Son, H. S., Samanta, B., Rotello, V. M., Yellen, B. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+assembly+of+colloidal+superstructures+with+multipole+symmetry.">Magnetic assembly of colloidal superstructures with multipole symmetry.</a> Nature. 457 (7232), 999-1002 (2009).</li><li>Vutukuri, H. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colloidal+analogues+of+charged+and+uncharged+polymer+chains+with+tunable+stiffness.">Colloidal analogues of charged and uncharged polymer chains with tunable stiffness.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 51 (45), 11249-11253 (2012).</li><li>De Greef, T. F. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Materials+science:+Supramolecular+polymers.">Materials science: Supramolecular polymers.</a> Nature. 453 (7192), 171-173 (2008).</li><li>De Feijter, I., Albertazzi, L., Palmans, A. R. A., Voets, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimuli-responsive+colloidal+assembly+driven+by+surface-grafted+supramolecular+moieties.">Stimuli-responsive colloidal assembly driven by surface-grafted supramolecular moieties.</a> Langmuir. 31 (1), 57-64 (2015).</li><li>Celiz, A. D., Lee, T. C., Scherman, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymer-mediated+dispersion+of+cold+nanoparticles:+using+supramolecular+moieties+on+the+periphery.">Polymer-mediated dispersion of cold nanoparticles: using supramolecular moieties on the periphery.</a> Adv. Mater. 21 (38-39), 3937-3940 (2009).</li><li>Cantekin, S., De Greef, T. F. A., Palmans, A. R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Benzene-1,3,5-tricarboxamide:+A+versatile+ordering+moiety+for+supramolecular+chemistry.">Benzene-1,3,5-tricarboxamide: A versatile ordering moiety for supramolecular chemistry.</a> Chem. Soc. Rev. 41 (18), 6125-6137 (2012).</li><li>Mes, T., Van Der Weegen, R., Palmans, A. R. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-chain+polymeric+nanoparticles+by+stepwise+folding.">Single-chain polymeric nanoparticles by stepwise folding.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 50 (22), 5085-5089 (2011).</li><li>van Blaaderen, A., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+monodisperse+colloidal+organo-silica+spheres.">Synthesis and characterization of monodisperse colloidal organo-silica spheres.</a> J. Colloid Interf. Sci. 156 (1), 1-18 (1993).</li><li>Van Helden, A. K., Jansen, J. W., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+spherical+monodisperse+silica+dispersions+in+nonaqueous+solvents.">Preparation and characterization of spherical monodisperse silica dispersions in nonaqueous solvents.</a> J. Colloid Interf. Sci. 81 (2), 354-368 (1981).</li><li>Israelachvili, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intermolecular+and+Surface+Forces.">Intermolecular and Surface Forces.</a> Van der Waals forces between particles and surfaces. , 253-289 (2011).</li><li>van Blaaderen, A., Vrij, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+colloidal+dispersions+of+fluorescent,+monodisperse+silica+spheres.">Synthesis and characterization of colloidal dispersions of fluorescent, monodisperse silica spheres.</a> Langmuir. 8 (12), 2921-2931 (1992).</li><li>Giesche, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+monodispersed+silica+powders+II.+Controlled+growth+reaction+and+continuous+production+process.">Synthesis of monodispersed silica powders II. Controlled growth reaction and continuous production process.</a> J. Eur. Ceram. Soc. 14 (3), 205-214 (1994).</li><li>Wu, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlations+between+the+Rayleigh+ratio+and+the+wavelength+for+toluene+and+benzene.">Correlations between the Rayleigh ratio and the wavelength for toluene and benzene.</a> Chem. Phys. 367 (1), 44-47 (2010).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Quando cicloesano, con un indice di rifrazione di 1,426, è usato come solvente per disperdere le BTA-colloidi, interazioni van der Waals sono molto deboli, poiché gli indici di rifrazione di colloidi e solvente sono quasi uguali. Si noti che la concentrazione di colloidi funzionalizzate utilizzati per gli esperimenti SLS in cicloesano è molto più elevato rispetto ai colloidi silice nudi in acqua. Ciò è necessario per ottenere una sufficientemente forte dispersione a causa del basso contrasto come gli indici di rif...

Materiali colloidali Mesostructured trovano diffusa applicazione nel campo della scienza e della tecnologia, come sistemi modello per studi fondamentali su materiali atomici e molecolari 1,2, come materiali fotonici 3,4, come sistemi di drug delivery 5,6, come rivestimenti 7 e in litografia per patterning superficie 8,9. Dal momento che i colloidi liofobi sono materiali metastabili che alla fine aggregano in modo irreversibile a causa delle onnipresente di van der Waals, la loro manipolazione in strutture target specifici è notoriamente difficile. Numerose strategie sono state sviluppate per controllare colloidale autoassemblaggio compreso l&#39;uso di additivi per sintonizzare le elettrostatici 10,11 o deplezione interazioni 12,13, o trigger esterni come magnetici 14 o elettrici 15 campi. Un sofisticato strategia alternativa per ottenere il controllo sulla struttura, la dinamica e la meccanica di questi sistemi è la loro funzionalizzazione ingegnoh molecole che interagiscono attraverso forze specifiche e direzionali. Chimica supramolecolare offre una barra degli strumenti completa di piccole molecole che presentano, direzionale site-specific e le interazioni ancora reversibili forti, che possono essere modulati in forza da polarità solvente, la temperatura e la luce 16. Poiché le loro proprietà sono state ampiamente studiate in massa e in soluzione, queste molecole sono candidati attraenti per strutturare materiali morbidi in fasi esotici in modo prevedibile. Nonostante l&#39;evidente potenziale di tale approccio integrato per orchestrare il montaggio colloidale via chimica supramolecolare, queste discipline hanno raramente interfacciato per personalizzare le proprietà dei materiali colloidali mesostructured 17,18. Una solida piattaforma di colloidi supramolecolari deve soddisfare tre requisiti principali. In primo luogo, l&#39;accoppiamento della porzione supramolecolare deve essere effettuato sotto lieve-condizioni per prevenire il degrado. In secondo luogo, le forze di superficie a Separations più grande di contatto diretto deve prevalere i motivi legati, il che significa che i colloidi non rivestiti dovrebbero quasi interagire esclusivamente tramite interazioni-volume escluso. Pertanto, le proprietà fisico-chimiche dei colloidi dovrebbero essere adattati per sopprimere altre interazioni insiti nei sistemi colloidali, come van der Waals o forze elettrostatiche. In terzo luogo, la caratterizzazione dovrebbe consentire una attribuzione univoca del gruppo alla presenza delle porzioni supramolecolari. Per rispondere a queste tre condizioni, una robusta sintesi in due fasi di colloidi supramolecolari è stato sviluppato (Figura 1a). In una prima fase, particelle di silice NVOC-funzionalizzati idrofobici sono pronti per la dispersione in cicloesano. Il gruppo NVOC può essere facilmente scisso, producendo particelle di ammine-funzionalizzati. L&#39;elevata reattività delle ammine permette semplice post-funzionalizzazione con la frazione supramolecolare desiderato con una vasta gamma di condizioni di reazione blande. Qui, abbiamo PRepare colloidi supramolecolari per funzionalizzazione di perline di silice con alcool stearilico e il benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derivata 20. L&#39;alcol stearilico svolge diversi ruoli importanti: rende il organofile colloidi e introduce a corto raggio repulsioni sterici che aiuta a ridurre l&#39;interazione aspecifica tra i colloidi 21,22. van der Waals sono ulteriormente ridotti a causa della stretta corrispondenza tra l&#39;indice di rifrazione dei colloidi e il solvente 23. A corto raggio attraente forze di superficie di luce e thermoresponsive vengono generati per incorporazione di O -nitrobenzyl protetta BTAs 20. O -nitrobenzyl frazione è un gruppo di foto-cleavable che blocca la formazione di legami idrogeno tra BTAs adiacenti quando incorporato sulle amidi nei discotici (Figura 1b). Su photocleavage da luce UV, la BTA in soluzione è in grado di riconoscere e di interagire con molecole identiche BTA attraverso un 3-fold harray di legame ydrogen, con una forza di legame che è fortemente dipendente dalla temperatura 17. Dal momento che il van der Waals attrazioni sono minimi per particelle di silice rivestite stearilico in cicloesano così come luce e alla temperatura indipendenti, il gruppo colloidale stimoli-reattiva osservato deve essere BTA-mediata. Questo video dimostra come dettagliato di sintetizzare e caratterizzare colloidi supramolecolari e come studiare la loro auto-assemblaggio su UV-irradiazione mediante microscopia confocale. Inoltre, un semplice protocollo di analisi di immagine per distinguere singlets colloidali da colloidi cluster e determinare la quantità di colloidi per cluster viene segnalato. La versatilità della strategia sintetica permette di variare facilmente la dimensione delle particelle, la copertura superficie così come la porzione di legame introdotto, che apre nuove strade per lo sviluppo di una grande famiglia di blocchi colloidali per materiali avanzati mesostructured.

<table><tbody><tr><td>APTES</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FTIC</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>TEOS</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LUDOX AS-40</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Silica particles of 13 nm in radius</td></tr><tr><td>MilliQ</td><td>---</td><td>---</td><td>18.2 M&amp;Omega;&amp;middot;cm at 25 &amp;deg;C</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>SolvaChrom</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>Ammonia (25% in water)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>SolvaChrom</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>Cyclohexane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>Dimethylformamide (DMF)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>Stearyl alcohol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>&lt;em&gt;N,N&lt;/em&gt;-Diisopropylethylamine (DIPEA)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>Benzotriazol-1-yl-oxytripyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate (PyBOP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>Succinimidyl 3-(2-pyridyldithio)propionate (SPDP)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>Dithiothreitol (DTT)&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>---</td></tr><tr><td>NVOC-C11-OH</td><td>Synthesized</td><td>---</td><td>I. de Feijter, 2014 Responsive materials from adaptive supramolecular constructs, Doctoral thesis, Technical University of Eindhoven, The Netherlands</td></tr><tr><td>BTA</td><td>Synthesized</td><td>---</td><td>I. de Feijter, 2014 Responsive materials from adaptive supramolecular constructs, Doctoral thesis, Technical University of Eindhoven, The Netherlands</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td>Heraeus Megafuge 1.0</td></tr><tr><td>Ultrasound bath</td><td>VWR</td><td></td><td>Ultrasonic cleaner</td></tr><tr><td>Peristaltic pumps</td><td>Harvard Apparatus</td><td></td><td>PHD Ultra Syringe Pump</td></tr><tr><td>UV-oven</td><td>Luzchem</td><td></td><td>LZC-a V UV reactor equipped with 8x8 UVA light bulbs (&amp;lambda;&lt;sub&gt;max&lt;/sub&gt;=354&amp;nbsp;nm)</td></tr><tr><td>Stirrer-heating plate</td><td>Heidolph</td><td></td><td>MR-Hei Standard&lt;br /&gt;&amp;nbsp;&lt;br /&gt;</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>Light Scattering</td><td>ALV</td><td></td><td>CGS-3 MD-4 compact goniometer system, equipped with a Multiple Tau digital real time correlator (ALV-7004) and a solid-state laser (&amp;lambda;=532 nm, 40 mW)</td></tr><tr><td>UV-Vis spectrophotometer</td><td>Thermo Scientific</td><td></td><td>NanoDrop 1000 Spectrophotometer</td></tr><tr><td>Confocal microscope</td><td>Nikon</td><td></td><td>Ti Eclipse with an argon laser with &amp;lambda;&lt;sub&gt;excitation&lt;/sub&gt;=488&amp;nbsp;nm</td></tr><tr><td>Slide spacers</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>Grace BioLabs Secure seal imaging spacer (1 well, diam. &amp;times; thickness 13 mm &amp;times; 0.12 mm)</td></tr><tr><td>Syringes</td><td>BD Plastipak</td><td></td><td>20 ml syringe</td></tr><tr><td>Plastic tubing</td><td>SCI</td><td>BB31695-PE/5</td><td>Ethylene oxide gas sterilizable micro medical tubing</td></tr><tr><td>Pulsating vortex mixer</td><td>VWR</td><td></td><td>Electrical: 120&amp;nbsp;V, 50/60&amp;nbsp;Hz, 150&amp;nbsp;W Speed Range: 500&amp;ndash;3,000 rpm</td></tr></tbody></table>

synthesis and characterization of supramolecular colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

Dato che la procedura in due fasi utilizzato per sintetizzare i colloidi supramolecolari (Figura 1a), accoppia il BTA- derivati ​​(Figura 1b) in una seconda fase a temperatura ambiente e in condizioni di lieve reazione, la sua stabilità è garantita. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53934/53934fig1.jpg" /> Figura 1. Schema della sintesi di colloidi supramolecolari. ...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids at JoVE.com

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Sintesi e caratterizzazione di supramolecolari colloidi

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

synthesis-and-characterization-of-supramolecular-colloids

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Anatomy and Physiology

Unit 1

Fundamentals of Chemistry

Solutions and Colloids

SCIENTISTS IN ACTION

9.7K Views.  Eindhoven University of Technology. A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Video: Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do so is highly important in view of a number of applications in functional soft matter including electronics, biomedical engineering, and sensors. In the past, successful strategies to control the size and shape of supramolecular polymers typically focused on the use of templates2,3, end cappers4 or selective solvent techniques5. 
Here we disclose a strategy based on self-assembling discotic amphiphiles that leads to the control over stack length and shape of ordered, chiral columnar aggregates. By balancing electrostatic repulsive interactions on the hydrophilic rim and attractive non-covalent forces within the hydrophobic core of the polymerizing building block, we manage to create small and discrete spherical objects6,7. Increasing the salt concentration to screen the charges induces a sphere-to-rod transition. Intriguingly, this transition is expressed in an increase of cooperativity in the temperature-dependent self-assembly mechanism, and more stable aggregates are obtained. 
For our study we select a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) core connected to a hydrophilic metal chelate via a hydrophobic, fluorinated L-phenylalanine based spacer (Scheme 1). The metal chelate selected is a Gd(III)-DTPA complex that contains two overall remaining charges per complex and necessarily two counter ions. The one-dimensional growth of the aggregate is directed by &pi;-&pi; stacking and intermolecular hydrogen bonding. However, the electrostatic, repulsive forces that arise from the charges on the Gd(III)-DTPA complex start limiting the one-dimensional growth of the BTA-based discotic once a certain size is reached. At millimolar concentrations the formed aggregate has a spherical shape and a diameter of around 5 nm as inferred from 1H-NMR spectroscopy, small angle X-ray scattering, and cryogenic transmission electron microscopy (cryo-TEM). The strength of the electrostatic repulsive interactions between molecules can be reduced by increasing the salt concentration of the buffered solutions. This screening of the charges induces a transition from spherical aggregates into elongated rods with a length &gt; 25 nm. Cryo-TEM allows to visualise the changes in shape and size. In addition, CD spectroscopy permits to derive the mechanistic details of the self-assembly processes before and after the addition of salt. Importantly, the cooperativity -a key feature that dictates the physical properties of the produced supramolecular polymers- increases dramatically upon screening the electrostatic interactions. This increase in cooperativity results in a significant increase in the molecular weight of the formed supramolecular polymers in water.

The goal of this experiment is to determine and control the size, shape and stability of self-assembled discotic amphiphiles in water. For aqueous based supramolecular polymers such level of control is very difficult. We apply a strategy using both repulsive and attractive interactions. The experimental techniques applied to characterize this system are broadly applicable.

Controllo della dimensione, forma e stabilità dei polimeri supramolecolari in acqua

For aqueous based supramolecular polymers, the simultaneous control over shape, size and stability is very difficult1. At the same time, the ability to do ...

Ricerca

Ingegneria

Confocal Imaging of Confined Quiescent and Flowing Colloid-polymer Mixtures

The behavior of confined colloidal suspensions with attractive interparticle interactions is critical to the rational design of materials for directed assembly1-3, drug delivery4, improved hydrocarbon recovery5-7, and flowable electrodes for energy storage8. Suspensions containing fluorescent colloids and non-adsorbing polymers are appealing model systems, as the ratio of the polymer radius of gyration to the particle radius&#160;and concentration of polymer control the range and strength of the interparticle attraction, respectively. By tuning the polymer properties and the volume fraction of the colloids, colloid fluids, fluids of clusters, gels, crystals, and glasses can be obtained9.&#160;Confocal microscopy, a variant of fluorescence microscopy, allows an optically transparent and fluorescent sample to be imaged with high spatial and temporal resolution in three dimensions. In this technique, a small pinhole or slit blocks the emitted fluorescent light from regions of the sample that are outside the focal volume of the microscope optical system. As a result, only a thin section of the sample in the focal plane is imaged. This technique is particularly well suited to probe the structure and dynamics in dense colloidal suspensions at the single-particle scale: the particles are large enough to be resolved using visible light and diffuse slowly enough to be captured at typical scan speeds of commercial confocal systems10. Improvements in scan speeds and analysis algorithms have also enabled quantitative confocal imaging of flowing suspensions11-16,37.&#160;In this paper, we demonstrate confocal microscopy experiments to probe the confined phase behavior and flow properties of colloid-polymer mixtures. We first prepare colloid-polymer mixtures that are density- and refractive-index matched. Next, we report a standard protocol for imaging quiescent dense colloid-polymer mixtures under varying confinement in thin wedge-shaped cells. Finally, we demonstrate a protocol for imaging colloid-polymer mixtures during microchannel flow.

Confocal microscopy is used to image quiescent and flowing colloid-polymer mixtures, which are studied as model systems for attractive suspensions. Image analysis algorithms are used to calculate structural and dynamic metrics for the colloidal particles that measure changes due to geometric confinement.

Imaging confocale di confinati riposo e fluenti miscele colloidali e polimeri

The behavior of confined colloidal suspensions with attractive interparticle interactions is critical to the rational design of materials for directed ...

Chimica

Using Polystyrene-block-poly(acrylic acid)-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are encapsulated in polystyrene-block-poly(acrylic acid) (PSPAA) shells and then used as monomers for their self-assembly. Spherical PSPAA micelles upon acid treatment are known to assemble into cylindrical micelles. Exploiting this tendency, the core-shell nanoparticles are induced to aggregate, coalesce, and then transform into long chains. When more than one type of nanoparticles are used, random and block &#8220;copolymers&#8221; of nanoparticles can be obtained. Detailed procedures are reported for the PSPAA encapsulation of nanoparticles, homo- and co-polymerization of the core-shell nanoparticles, separation and purification of the resulting nanoparticle chains. Transformations of single-line chains into double- and triple-line chains are also presented. The synergy between the polymer shell and the embedded nanoparticles leads to an unusual chain-growth polymerization mode, giving long nanoparticle chains that are distinct from the products of the traditional step-growth aggregation process.

Using Polystyrene-block-polyacrylic acid-coated Metal Nanoparticles as Monomers for Their Homo- and Co-polymerization

We report protocols for &#8220;polymerizing&#8221; various types of polymer-encapsulated metal nanoparticles into long chains of &#8220;homo-&#8220; and &#8220;co-polymers&#8221;.

Utilizzando Polystyrene-<em&gt; Blocco</em&gt; -poly (Acido acrilico) Rivestiti metallo Nanoparticelle come monomeri per loro omo- e co-polimerizzazione

We present a template-free method for &#8220;polymerizing&#8221; nanoparticles into long chains without side branches. A variety of nanoparticles are ...

Construction and Systematical Symmetric Studies of a Series of Supramolecular Clusters with Binary or Ternary Ammonium Triphenylacetates

Functions of clusters in nano or sub-nano scale significantly depend on not only kinds of their components but also arrangements, or symmetry, of their components. Therefore, the arrangements in the clusters have been precisely characterized, especially for metal complexes. Contrary to this, characterizations of molecular arrangements in supramolecular clusters composed of organic molecules are limited to a few cases. This is because construction of the supramolecular clusters, especially obtaining a series of the supramolecular clusters, is difficult due to low stability of non-covalent bonds compare to covalent bonds. From this viewpoint, utilization of organic salts is one of the most useful strategies. A series of the supramolecules could be constructed by combinations of a specific organic molecule with various counter ions. Especially, primary ammonium carboxylates are suitable as typical examples of supramolecules because various kinds of carboxylic acids and primary amines are commercially available, and it is easy to change their combinations. Previously, it was demonstrated that primary ammonium triphenylacetates using various kinds of primary amines specifically construct supramolecular clusters, which are composed of four ammoniums and four triphenylacetates assembled by charge-assisted hydrogen bonds, in crystals obtained from non-polar solvents. This study demonstrates an application of the specific construction of the supramolecular clusters as a strategy to conduct systematical symmetric study for clarification of correlations between molecular arrangements in supramolecules and kinds and numbers of their components. In the same way with binary salts composed of triphenylacetates and one kind of primary ammoniums, ternary organic salts composed of triphenylacetates and two kinds of ammoniums construct the supramolecular clusters, affording a series of the supramolecular clusters with various kinds and numbers of the components.

This article describes construction of a series of hydrogen-bonding supramolecular clusters in crystals using primary ammonium triphenylacetates, which are recrystallized from non-polar solvents. This selective construction of the supramolecular clusters leads to effective systematical symmetric studies about a correlation between the supramolecular clusters and their components.

Edilizia e sistematica simmetriche Studi di una serie di supramolecolari cluster con binario o ternario ammonio Triphenylacetates

Functions of clusters in nano or sub-nano scale significantly depend on not only kinds of their components but also arrangements, or symmetry, of their ...

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this work, we use single particle tracking of fluorescently labeled PNIPAM microgels as a showcase for tuning microgel size by a rapid non-stirred precipitation polymerization procedure. This approach is well suited for prototyping new reaction compositions and conditions or for applications that do not require large amounts of product. Microgel synthesis, particle size and structure determination by dynamic and static light scattering are detailed in the protocol. It is shown that the addition of functional comonomers can have a large influence on the particle nucleation and structure. Single particle tracking by wide-field fluorescence microscopy allows for an investigation of the diffusion of labeled tracer microgels in a concentrated matrix of non-labeled microgels, a system not easily investigated by other methods such as dynamic light scattering.

Controlled Synthesis and Fluorescence Tracking of Highly Uniform PolyN-isopropylacrylamide Microgels

Non-stirred precipitation polymerization provides a rapid, reproducible prototyping approach to the synthesis of stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) microgels of narrow size distribution. In this protocol synthesis, light scattering characterization and single particle fluorescence tracking of these microgels in a wide-field microscopy setup are demonstrated.

Sintesi controllata e fluorescenza di monitoraggio altamente uniforme Poli (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) microgel

Stimuli-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) microgels have various prospective practical applications and uses in fundamental research. In this ...

Synthesis of Monodisperse Cylindrical Nanoparticles via Crystallization-driven Self-assembly of Biodegradable Block Copolymers

The production of monodisperse cylindrical micelles is a significant challenge in polymer chemistry. Most cylindrical constructs formed from diblock copolymers are produced by one of three techniques: thin film rehydration, solvent switching or polymerization-induced self-assembly, and produce only flexible, polydisperse cylinders. Crystallization-driven self-assembly (CDSA) is a method which can produce cylinders with these properties, by stabilizing structures of a lower curvature due to the formation of a crystalline core. However, the living polymerization techniques by which most core-forming blocks are formed are not trivial processes and the CDSA process may yield unsatisfactory results if carried out incorrectly. Here, the synthesis of cylindrical nanoparticles from simple reagents is shown. The drying and purification of reagents prior to a ring-opening polymerization of &#949;-caprolactone catalyzed by diphenyl phosphate is described. This polymer is then chain extended by methyl methacrylate (MMA) followed by N,N-dimethyl acrylamide (DMA) using reversible addition&#8722;fragmentation chain-transfer (RAFT) polymerization, affording a triblock copolymer that can undergo CDSA in ethanol. The living CDSA process is outlined, the results of which yield cylindrical nanoparticles up to 500 nm in length and a length dispersity as low as 1.05. It is anticipated that these protocols will allow others to produce cylindrical nanostructures and elevate the field of CDSA in the future.

Crystallization-driven self-assembly (CDSA) displays the unique ability to fabricate cylindrical nanostructures of narrow length distributions. The organocatalyzed ring-opening polymerization of &#949;-caprolactone and subsequent chain extensions of methyl methacrylate and N,N-dimethyl acrylamide are demonstrated. A living CDSA protocol that produces monodisperse cylinders up to 500 nm in length is outlined.

Sintesi di nanoparticelle cilindriche monodisperse tramite l'autoassemblaggio di copoliomeri a blocchi biodegradabili

The production of monodisperse cylindrical micelles is a significant challenge in polymer chemistry. Most cylindrical constructs formed from diblock ...

Synthesis of Information-bearing Peptoids and their Sequence-directed Dynamic Covalent Self-assembly

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded oligomeric strands mediated by paired dynamic covalent interactions in a manner mimicking the thermal cycling commonly employed for the self-assembly of complementary nucleic acid sequences. Primary amine monomers bearing aldehyde and amine pendant moieties are functionalized with orthogonal protecting groups for use as dynamic covalent reactant pairs. Using a modified automated peptide synthesizer, the primary amine monomers are encoded into oligo(peptoid) strands through solid-phase submonomer synthesis. Upon purification by high-performance liquid chromatography (HPLC) and characterization by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), sequence-specific oligomers are subjected to high-loading of a Lewis acidic rare-earth metal triflate which both deprotects the aldehyde moieties and affects the reactant pair equilibrium such that strands completely dissociate. Subsequently, a fraction of the Lewis acid is extracted, enabling annealing of complementary sequence-specific strands to form information-encoded molecular ladders characterized by matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI-MS). The simple procedure outlined in this report circumvents kinetic traps commonly experienced in the field of dynamic covalent assembly and serves as a platform for the future design of robust, complex architectures.

A protocol is presented for the synthesis of information-encoded peptoid oligomers and for the sequence-directed self-assembly of these peptoids into molecular ladders using amines and aldehydes as dynamic covalent reactant pairs and Lewis acidic rare-earth metal triflates as multi-role reagents.

Sintesi dei Peptoidi a informazione e del loro autoassemblaggio covalente dinamico diretto in sequenza

This protocol presents the use of Lewis acidic multi-role reagents to circumvent kinetic trapping observed during the self-assembly of information-encoded ...

Autoassemblaggio di monostrati di struttura organica metallica innestata con polimero

Synthesis and Characterization of Self-Assembled Metal-Organic Framework Monolayers Using Polymer-Coated Particles

Metal-organic frameworks (MOFs) are materials with potential applications in fields such as gas adsorption and separation, catalysis, and biomedicine. Attempts to enhance the utility of MOFs have involved the preparation of various composites, including polymer-grafted MOFs. By directly grafting polymers to the external surface of MOFs, issues of incompatibility between polymers and MOFs can be overcome. Polymer brushes grafted from the surface of MOFs can serve to stabilize the MOF while enabling particle assembly into self-assembled metal-organic framework monolayers (SAMMs) via polymer-polymer interactions.
Control over the chemical composition and molecular weight of the grafted polymer can allow for tuning of the SAMM characteristics. In this work, instructions are provided on how to immobilize a chain transfer agent (CTA) onto the surface of the MOF UiO-66 (UiO = Universitetet i Oslo). The CTA&#160;serves as initiation sites for the growth of polymers. Once polymer chains are grown from the MOF surface, the formation of SAMMs is achieved through self-assembly at an air-water interface. The resulting SAMMs are characterized and shown to be freestanding by scanning electron microscopy imaging. The methods presented in this paper are expected to make the preparation of SAMMs more accessible to the research community and thereby expand their potential use as a&#160;MOF-polymer composite.

Autore in primo piano: Esplorazione dei compositi MOF-polimero autoassemblati

A protocol for the synthesis and characterization of self-assembled metal-organic framework monolayers is provided using polymer-grafted, metal-organic framework (MOF) crystals. The procedure shows that polymer-grafted MOF particles can be self-assembled at an air-water interface resulting in well-formed, free-standing, monolayer structures as evidenced by scanning electron microscopy imaging.

Sintesi e caratterizzazione di monostrati di strutture metallo-organiche autoassemblate utilizzando particelle rivestite di polimero

Metal-organic frameworks (MOFs) are materials with potential applications in fields such as gas adsorption and separation, catalysis, and biomedicine. ...

Sintesi e caratterizzazione di supramolecolari colloidi

Riepilogo

Esplora Altri Video

Capitoli in questo video

Controllo della dimensione, forma e stabilità dei polimeri supramolecolari in acqua

Imaging confocale di confinati riposo e fluenti miscele colloidali e polimeri

Utilizzando Polystyrene-

Edilizia e sistematica simmetriche Studi di una serie di supramolecolari cluster con binario o ternario ammonio Triphenylacetates

Sintesi controllata e fluorescenza di monitoraggio altamente uniforme Poli (

Sintesi di nanoparticelle cilindriche monodisperse tramite l'autoassemblaggio di copoliomeri a blocchi biodegradabili

Sintesi dei Peptoidi a informazione e del loro autoassemblaggio covalente dinamico diretto in sequenza

Sintesi e caratterizzazione di monostrati di strutture metallo-organiche autoassemblate utilizzando particelle rivestite di polimero

Sintesi e caratterizzazione di monostrati di strutture metallo-organiche autoassemblate utilizzando particelle rivestite di polimero

Sintesi e caratterizzazione di monostrati di strutture metallo-organiche autoassemblate utilizzando particelle rivestite di polimero