หลักการพื้นฐานของการกระจายอนุภาคนาโนด้วยสารช่วยกระจายตัว

สารช่วยกระจายตัวคือสารเคมีที่ใช้ในการกระจายตัวอนุภาคนาโนในสารละลายหรือของแข็ง หลักการพื้นฐานคือการโต้ตอบกับพื้นผิวของอนุภาคนาโน เปลี่ยนลักษณะพื้นผิว ลดแรงดึงดูดระหว่างอนุภาค และทำให้เกิดการกระจายตัวของอนุภาคนาโน
สารช่วยกระจายตัวสามารถบรรลุการกระจายตัวของอนุภาคนาโนผ่านกลไกต่อไปนี้:
1. ความคล้ายคลึงกันของประจุ: สารช่วยกระจายตัวจำนวนมากมีคุณสมบัติเป็นสารลดแรงตึงผิว และสามารถสร้างตัวกั้นประจุบนพื้นผิวของอนุภาคนาโนได้ หากอนุภาคนาโนมีประจุที่พื้นผิว (บวกหรือลบ) สารช่วยกระจายตัวจะทำปฏิกิริยากับพวกมันผ่านกลุ่มฟังก์ชันที่มีประจุเดียวกันเพื่อสร้างกำแพงกั้นไฟฟ้าสถิตและป้องกันการรวมตัวของอนุภาคนาโน
2. ประจุแอนไอโซโทรปี: หากพื้นผิวของอนุภาคนาโนไม่สมดุลกับประจุบวกและประจุลบ สารช่วยกระจายตัวสามารถต่อต้านความไม่สมดุลของประจุเหล่านี้ได้โดยการดูดซับไปที่พื้นผิว หมู่ฟังก์ชันของสารช่วยกระจายตัวสามารถสร้างพันธะเคมีหรือการดูดซับร่วมกันกับพื้นผิวของอนุภาคนาโน และเปลี่ยนอันตรกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนเพื่อป้องกันการรวมตัว
3. ผลการแยกตัว: สารช่วยกระจายตัวจะสร้างชั้นแยกโดยครอบคลุมพื้นผิวของอนุภาคนาโน เพื่อปิดกั้นการสัมผัสระหว่างอนุภาคนาโน ชั้นแยกนี้สามารถลดแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคนาโน ป้องกันการรวมตัว และรักษาอนุภาคนาโนให้อยู่ในสถานะกระจายตัวในสารละลาย
4. แรง Van der Waals และ capillarity: สารช่วยกระจายตัวบางชนิดจะกระจายอนุภาคนาโนโดยการแนะนำแรง Van der Waals ที่ไม่เกิดร่วมกันหรือเพิ่ม capillarity ระหว่างสารช่วยกระจายตัวและตัวทำละลาย ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถลดแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคนาโนและทำให้สถานะการกระจายตัวของอนุภาคในสารละลายคงที่
การเลือกสารช่วยกระจายตัวขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของอนุภาคนาโน คุณสมบัติของตัวทำละลาย และความต้องการเฉพาะในการใช้งาน สารช่วยกระจายตัวทั่วไปรวมถึงสารลดแรงตึงผิว โพลีเมอร์ อนุภาคคอลลอยด์ ฯลฯ โดยการเลือกและการปรับประเภท ความเข้มข้น และสภาวะการใช้งานของสารช่วยกระจายตัวอย่างสมเหตุสมผล จึงสามารถบรรลุการกระจายตัวที่สม่ำเสมอและความคงตัวของอนุภาคนาโนได้