Single-Particle Tracking of Nonsticky and Sticky Nanoparticles in Polymer Melts
Single-Particle Tracking of Nonsticky and Sticky Nanoparticles in Polymer Melts
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聚合物熔体中非粘性和粘性纳米粒子的单粒子追踪
DOI：
10.1021/acs.macromol.0c00457
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
5.5
通讯作者：
Winey, Karen I.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Park, Jinseok;Bailey, Eric J.;Composto, Russell J.;Winey, Karen I.
我们使用单粒子跟踪（SPT）来探索纳米粒子/聚合物相互作用和聚合物分子量对纳米粒子（NP）在未缠结的聚合物熔体中扩散的作用。 SPT 测量中非常稀的 NP 浓度（~10-7wt%）能够调节 NP/聚合物相互作用，以便可以研究聚合物熔体中具有不利或中性 NP/聚合物相互作用的系统，而无需纳米颗粒聚集。在这里，通过 SPT 测量了聚丙二醇 (PPG) 熔体中弱相互作用（甲基封端的 CH3QD）和强相互作用（羧酸封端的 COOH QD）纳米颗粒（半径 = 6.6 nm）的扩散系数。纳米颗粒运动的均方位移和范霍夫分布与单个纳米颗粒在长时间扩散状态下的布朗运动一致。有效COOH QD 尺寸随着PPG 分子量Mw0.5 的增加而增加，表明结合层寿命较长。然而，对于弱相互作用的 CH3QD，由于不存在结合层，有效纳米颗粒半径与 PPGMw 无关。与系综平均方法（即 X 射线光子相关光谱）相比，SPT 方法直接检测单个纳米粒子的空间和时间扩散行为，并提供以前无法获得的有关聚合物熔体中纳米粒子扩散的信息。
We use single-particle tracking (SPT) to explore the role of nanoparticles/polymer interactions and polymer molecular weight on nanoparticle (NP) diffusion in unentangled polymer melts. The very dilute NP concentrations (∼10–7wt %) in SPT measurements enable tuning NP/polymer interactions so that the systems with unfavorable or neutral NP/polymer interactions in polymer melts can be studied without nanoparticle aggregation. Here, the diffusion coefficients of weakly interacting (methyl-capped, CH3QDs) and strongly interacting (carboxylic acid-capped, COOH QDs) nanoparticles (radius = 6.6 nm) in poly(propylene glycol) (PPG) melts were measured via SPT. Mean-squared displacements and van Hove distributions of nanoparticle motion are consistent with Brownian motion of single nanoparticles in the long-time diffusion regime. The effective COOH QD size increases with PPG molecular weight asMw0.5, indicating a long-lived bound layer. However, for weakly interacting CH3QDs, the effective nanoparticle radius is independent of PPGMwdue to the absence of a bound layer. In contrast to ensemble average methods (i.e., X-ray photon correlation spectroscopy), SPT methods directly detect spatial and temporal diffusion behavior of individual nanoparticles and provide previously inaccessible information about nanoparticle diffusion in polymer melts.
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DOI：
10.1021/acs.langmuir.7b03418
发表时间：
2018-01
期刊：
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
影响因子：
--
作者：
Pooja Nath;R. Mangal;Ferdinand F. E. Kohle;Snehashis Choudhury;S. Narayanan;Ulrich B Wiesner;L. Archer
通讯作者：
Pooja Nath;R. Mangal;Ferdinand F. E. Kohle;Snehashis Choudhury;S. Narayanan;Ulrich B Wiesner;L. Archer
影响因子：
5.5
作者：
Cai LH;Panyukov S;Rubinstein M
通讯作者：
Rubinstein M
影响因子：
5.5
作者：
E. Bailey;Philip J. Griffin;R. Composto;K. Winey
通讯作者：
E. Bailey;Philip J. Griffin;R. Composto;K. Winey
聚苯乙烯熔体中硫化镉纳米颗粒的动力学
DOI：
--
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
作者：
Woo;P. Koo;K. Bryson;S. Narayanan;A. Sandy;T. Russell;S. Mochrie
通讯作者：
S. Mochrie