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Morphological Transitions in Patchy Nanoparticles.
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-03-16 , DOI: 10.1021/acsnano.0c00108 Elizabeth Galati 1 , Huachen Tao 1 , Christian Rossner 1, 2 , Ekaterina B Zhulina 3 , Eugenia Kumacheva 1, 4, 5
ACS Nano ( IF 15.8 ) Pub Date : 2020-03-16 , DOI: 10.1021/acsnano.0c00108 Elizabeth Galati 1 , Huachen Tao 1 , Christian Rossner 1, 2 , Ekaterina B Zhulina 3 , Eugenia Kumacheva 1, 4, 5
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Nanoparticles (NPs) decorated with topographically or chemically distinct surface patches are an emerging class of colloidal building blocks of functional hierarchical materials. Surface segregation of polymer ligands into pinned micelles offers a strategy for the generation of patchy NPs with controlled spatial distribution and number of patches. The thermodynamic nature of this approach poses a question about the stability of multiple patches on the NP surface, as the lowest energy state is expected for NPs carrying a single patch. In the present work, for gold NPs end-grafted with thiol-terminated polymer molecules, we show that the patchy surface morphology is preserved under conditions of strong grafting of the thiol groups to the NP surface (i.e., up to a temperature of 40 °C), although the patch shape changes over time. At higher temperatures (e.g., at 80 °C), the number of patches per NP decreases, due to the increased lateral mobility and coalescence of the patches as well as the ultimate loss of the polymer ligands due to desorption at enhanced solvent quality. The experimental results were rationalized theoretically, using a scaling approach. The results of this work offer insight into the surface science of patchy nanocolloids and specify the time and temperature ranges of the applications of patchy NPs.
中文翻译：
斑片状纳米颗粒的形态学转变。
装饰有形貌或化学上不同的表面补丁的纳米颗粒（NPs）是一类新兴的功能层次材料的胶体构建基块。聚合物配体表面分离成固定胶束提供了一种策略，可用于生成具有受控的空间分布和斑点数量的斑点NP。这种方法的热力学性质引起了有关NP表面上多个贴片稳定性的问题，因为预计携带单个贴片的NP的最低能量状态。在目前的工作中，对于末端接有硫醇封端的聚合物分子的金纳米颗粒，我们表明在硫醇基团强烈接枝到NP表面的条件下（即，高达40°C的温度），保留了斑片状的表面形态。 C），尽管贴片形状随时间变化。在较高的温度下（例如，在80°C下），由于NP的增加的侧向迁移率和聚结以及由于在提高的溶剂质量下的脱附而导致的聚合物配体的最终损失，每个NP的补丁数减少了。实验结果在理论上使用缩放方法得到了合理化。这项工作的结果提供了对斑片状纳米胶体表面科学的洞察力，并指定了斑块状纳米颗粒应用的时间和温度范围。
更新日期：2020-03-16
中文翻译：
斑片状纳米颗粒的形态学转变。
装饰有形貌或化学上不同的表面补丁的纳米颗粒（NPs）是一类新兴的功能层次材料的胶体构建基块。聚合物配体表面分离成固定胶束提供了一种策略，可用于生成具有受控的空间分布和斑点数量的斑点NP。这种方法的热力学性质引起了有关NP表面上多个贴片稳定性的问题，因为预计携带单个贴片的NP的最低能量状态。在目前的工作中，对于末端接有硫醇封端的聚合物分子的金纳米颗粒，我们表明在硫醇基团强烈接枝到NP表面的条件下（即，高达40°C的温度），保留了斑片状的表面形态。 C），尽管贴片形状随时间变化。在较高的温度下（例如，在80°C下），由于NP的增加的侧向迁移率和聚结以及由于在提高的溶剂质量下的脱附而导致的聚合物配体的最终损失，每个NP的补丁数减少了。实验结果在理论上使用缩放方法得到了合理化。这项工作的结果提供了对斑片状纳米胶体表面科学的洞察力，并指定了斑块状纳米颗粒应用的时间和温度范围。
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