1. Ytladdning: Nanopartiklar har vanligtvis en ytladdning. Denna avgift kan uppstå från flera faktorer:
* jonisering: Ytatomer kan jonisera, skapa en nettopositiv eller negativ laddning.
* adsorption: Joner från det omgivande mediet kan adsorbera på partikelytan och bidra till dess totala laddning.
* kemisk modifiering: Avsiktliga kemiska modifieringar kan introducera laddade grupper till partikelytan.
2. Elektrostatisk avstötning: När nanopartiklar har samma ytladdning (antingen alla positiva eller alla negativa) upplever de elektrostatisk avstötning. Föreställ dig två magneter med samma poler som vetter mot varandra; De skjuter bort. Denna avstötning förhindrar att partiklarna kommer tillräckligt nära för att bilda permanenta aggregat.
3. Debye -lagret: Den laddade ytan på en nanopartikel finns inte isolerat. Det lockar joner med motsatt laddning från det omgivande mediet och bildar ett elektriskt dubbelskikt känt som Debye -skiktet. Detta skikt hjälper till att skydda ytladdningen och påverkar styrkan hos den elektrostatiska avstötningen.
4. Balansera krafterna:
* Stabilisering: Stark elektrostatisk repulsion (på grund av hög ytladdning och ett tjockt Debye -skikt) håller nanopartiklar spridda och förhindrar aggregering.
* aggregering: Om den elektrostatiska avstötningen är svag (låg ytladdning eller tunt Debye -skikt), kan attraktiva krafter som van der Waals -krafter övervinna avvisningen, vilket leder till aggregering.
5. Kontrollerande aggregering:
* ph: Lösningens pH kan signifikant påverka ytladdningen för nanopartiklar, vilket påverkar deras stabilitet.
* jonisk styrka: Att öka den jonstyrkan hos mediet (tillsats av mer salt) komprimerar Debye -skiktet, vilket minskar den elektrostatiska avstötningen och ökar sannolikheten för aggregering.
* ytmodifiering: Att modifiera partikelytan med laddade grupper kan kontrollera ytladdningen och förbättra stabiliteten.
Exempel:
* Kolloidala guld -nanopartiklar: Guld -nanopartiklar är ofta belagda med negativt laddade citratjoner för att förhindra aggregering.
* Läkemedelsleveranssystem: Genom att noggrant justera ytladdningen för nanopartiklar kan de utformas för att rikta in sig på specifika celler eller vävnader för läkemedelsleverans.
I huvudsak är elektrostatiska krafter som osynliga "sköldar" som förhindrar att nanopartiklar klumpas ihop. Genom att manipulera ytladdningen och den omgivande miljön kan forskare styra stabiliteten hos nanopartiklar och skräddarsy dem för specifika applikationer.
