连接子柔性对连接胶体凝胶相行为及结构的影响

胶体纳米晶凝胶可利用双官能团“连接子”分子介导纳米晶之间的键合进行组装。凝胶化的条件与凝胶的结构在宏观上由连接子浓度控制，在微观上由连接子的分子特征控制。本文通过一个胶体-连接子混合物的玩具模型表明，连接子柔性在决定混合物的相行为与结构方面起着关键作用。我们固定连接子长度并系统改变其弯曲刚度，以涵盖柔性、半柔性与刚性区间。在固定连接子浓度下，柔性连接子与刚性连接子混合物在低胶体体积分数下发生相分离，与一阶热力学微扰理论的预测一致，但半柔性连接子混合物则不发生。我们将这一定性不同的行为相关联，并归因于不利的“环状”连接构型，该构型预计在端到端距离与胶体上化学键合位点位置相称的连接子中更为普遍。连接子柔性还影响被连接胶体之间的间距，从而为设计具有所需相行为、结构并由此具有结构依赖性质的凝胶提供了策略。