作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 在人口稀少的水-油界面上附着纳米粒子
(一)示意图，显示了一个核电厂与原始水-油界面的连接
(二)共聚焦显微镜图像显示500纳米的纳米粒子附着在水-油界面上
附着的500纳米的纳米粒子的数量与时间的函数关系，其中斜率遵循0的幂律
五
(四)在不同时间(t0和t0 + 3)在水-油界面组装的100纳米和300纳米纳米纳米粒子的原位原子力显微镜图像
0分钟，圆圈突出显示附件事件
(五)沿(四)中箭头方向的截面数据，显示了核电厂直径尺寸和在界面中的位置
(六)不同时间组装的核动力源的位置:t0(红色)和t0 + 3
0分钟(蓝色)，其中开放的蓝色圆圈代表新连接的NP
比例尺，20微米和200纳米
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
abb8675 本周《科学进展》在线封面的特色是利用先进的显微技术，如激光扫描共聚焦显微镜和原子力显微镜，在固液界面组装纳米粒子表面活性剂
几十年来，材料科学家一直在探索固体在液体界面上的组装，以了解矿石(一种复杂而稳定的化合物)的提纯、乳化和封装过程
在一份新的报告中，俞柴和美国加州大学伯克利分校劳伦斯·伯克利国家实验室、香港理工大学和东北大学的研究小组
S
，中国和日本，展示了纳米粒子和配体之间的静电相互作用如何在水-油界面形成纳米粒子表面活性剂
由此产生的“堵塞”结构产生了一个类似固体的层
当纳米粒子表面活性剂的面积密度在界面处增加时，进一步的附着需要先前组装的纳米粒子表面活性剂的协同置换
他们观察到的高时空分辨率揭示了附着的复杂机制和纳米粒子组装的本质
观察液体界面上的固体 在这部作品中，柴等人
使用原子力显微镜(AFM)结合激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)获得液体界面处固体的显著细节，以提供对纳米颗粒堵塞现象的洞察
应用工程中的材料研究者对固体在液体界面上的组装感兴趣，例如基于界面分离的矿石提纯、乳化和封装
当颗粒尺寸减小时，颗粒在界面上的结合能会降低，导致纳米颗粒的吸附和解吸
如果可溶于一种液体的纳米粒子与另一种不混溶液体中的末端官能化配体相互作用，研究人员可以增加纳米粒子与界面的结合能，形成纳米粒子表面活性剂
非常高的吸附结合能可以将系统驱动到非平衡状态
调节界面张力 该团队通过计算界面张力(γ)来表征两种不混溶液体之间的界面
当带负电荷的纳米粒子分散在水相中时，界面张力不受影响，因为由于水-油界面上固有的负电荷，纳米粒子没有在界面上聚集
然而，诸如胺封端的聚二甲基硅氧烷(PMDS-NH2)的聚合表面活性剂溶解在硅油中，并在界面处组装成单层以降低界面张力
界面张力降低的幅度取决于PDMS-NH2的浓度和PDMS链的分子量
在线封面——纳米粒子干扰
纳米粒子表面活性剂附着在油水界面上
学分:科学进步，doi: 10
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abb8675 该团队注意到一个附着过程，其中羧酸功能化的纳米粒子扩散到界面，并与阳离子聚合表面活性剂(PDMS-NH3+)相互作用，形成纳米粒子表面活性剂
通过用荧光标记物标记纳米粒子，柴等人
使用激光扫描共聚焦显微镜检查低分辨率下的吸附过程
吸附动力学符合菲克定律；我
e
从高浓度区到低浓度区，与浓度梯度成正比，具有显著的附着扩散控制
因此，结果支持界面的扩散控制吸附，其中附着的能垒低于系统的热能
在接触界面后，纳米颗粒保留在界面上
用原子力显微镜区分纳米粒子 当更多的纳米粒子聚集在水-油界面时，激光扫描共聚焦显微镜技术不能有效地区分它们——因为最小的分离距离超过了仪器的分辨率
因此，研究小组使用原子力显微镜，在时空中直接观察纳米粒子在水-油界面上的附着
然后，他们测定了纳米粒子相对于界面的直径和位置，并显示了在油水界面上纳米粒子与界面的结合能，该结合能是粒子尺寸和表面张力的函数
基于纳米粒子在水-油界面上的行为，柴等人注意到电荷密度的增加如何更强烈地影响表面活性剂对纳米粒子的附着，增加其表面能并驱使粒子进一步进入油相
由于更密集的排列，纳米粒子的运动动力学在界面处变慢
将300纳米的纳米粒子附着在完全填充的水-油界面上
(一)一个300纳米的纳米粒子的附着示意图，其中以前的纳米粒子被横向和纵向移动
与时间相关的原位原子力显微镜显示300纳米的纳米粒子附着在水-油界面上，其中白色圆圈表示新吸附的纳米粒子
(C)t0(红色)和t0 + 5处的NPS位置
3分钟(蓝色)，其中褪色的蓝点代表新附着的纳米粒子，褪色的红点代表附着新附着的纳米粒子后原子力显微镜无法定位的纳米粒子
比例尺，200纳米
学分:科学进步，doi: 10
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abb8675 观察纳米粒子重排 当界面处纳米颗粒的局部面积密度增加时，没有足够的空间容纳新的纳米颗粒进入；因此，议会自行重新安排
柴等
使用原子力显微镜观察这种重排，尽管他们没有量化观察到的波动
他们观察到界面上组装的纳米粒子的协同结构变化，以适应附加粒子的附着
有趣的是，有几个纳米粒子是无法检测到的，它们可能被困在添加到系统中的更大的纳米粒子下面；然而，该团队无法单独使用原子力显微镜来观察这一现象
柴等
因此，将激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)重新整合到该装置中，以提供关于向已经致密的组件中添加过量纳米粒子的见解
用组装的核动力源将核动力源连接到水-油界面
(一)LSCM图像显示500纳米的纳米粒子附着在组装了70纳米的纳米粒子的水-油界面上
视场中500纳米纳米粒子的数量与时间的关系
原位原子力显微镜图像显示在水-油界面处有30-和300-纳米的纳米颗粒的共组装
(四)原位原子力显微镜图像显示300纳米和300纳米的纳米粒子附着在组装好的30纳米和300纳米纳米纳米粒子的水-油界面上
与时间相关的原位原子力显微镜图像，显示300纳米颗粒附着在100纳米和300纳米颗粒覆盖的水-油界面上，其中黄色矩形表示受影响区域
(六)(五)所示区域的线条轮廓表明新附着的300纳米纳米粒子的弛豫
比例尺，20微米(甲)，100纳米(丙)，500纳米(丁)和200纳米(戊)
学分:科学进步，doi: 10
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abb8675 科学家们进一步结合LSCM(激光扫描共聚焦显微镜)实验来研究不同尺寸的纳米粒子的混合分散，以探测它们的动态组装
当大小粒子在界面上共同组装时，只有大的纳米粒子可以被清楚地分辨
有趣的是，研究小组注意到许多裂缝形式的黑暗区域，很可能是由于设置中水和油相的接触
裂缝的形成进一步暴露了新的界面区域，这些界面区域最终自愈合，作为结构化液体的重要标志，以保持其整体完整性
LCSM的视频展示了70纳米(红色)和500纳米(绿色)纳米粒子的组装和自我修复过程
学分:科学进步，doi: 10
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abb8675 纳米粒子干扰展望 通过这种方式，俞柴和他的同事研究了纳米粒子在水-油界面的组装，并考察了控制吸附过程的因素
通过交替使用原子力显微镜(原子力显微镜)和LSCM(激光扫描共聚焦显微镜)，他们注意到在纳米粒子附着到界面的早期阶段发生的结构变化，包括扩散控制过程
附着过程是反应控制的，现有的组件对接近界面的额外纳米粒子形成静电屏障；从而协调它们的重排以适应新纳米粒子的附着
利用先进的显微镜技术，该团队详细描述了在不同条件下的高分辨率附着过程，以提供对吸附和堵塞的洞察，从而帮助设计和制造响应组件
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