Kolloidale Organisation: der Weg vom Partikel zu kolloidalen Molekülen und Kristallen

Abstract Kolloidale Partikel können genau wie Atome (die Bausteine der Moleküle, Makromoleküle und Kristalle) als Baueinheiten für Materialien betrachtet werden. Periodische Anordnungen von Kolloiden – kolloidale Kristalle – haben in den letzten 20 Jahren viel Aufmerksamkeit erregt, im Wesentlichen wegen ihrer einzigartigen photonischen Eigenschaften. Die archetypischen Opalstrukturen beruhen auf dicht gepackten Anordnungen von Kügelchen mit Durchmessern im Submikrometerbereich. Das Interesse an der Strukturierung von Materialien in diesem Größenbereich, aber mit komplexeren Eigenschaften und idealerweise durch Selbstorganisationsprozesse, hat zu großen Fortschritten bei der Kontrolle der Eigenschaften sowohl der Baueinheiten als auch ihrer Anordnungen geführt. Erforderlich dafür sind Kolloide, kolloidale Cluster und kolloidale “Moleküle” mit speziellen Formen und der Fähigkeit zur Bildung einer gerichteten Bindung, eine Kontrolle über kurz‐ und langreichweitige Wechselwirkungen sowie Möglichkeiten zur Positionierung und Orientierung dieser Bausteine. Dieser Aufsatz beleuchtet jüngste experimentelle und theoretische Fortschritte bei der Organisation von Kolloiden mit einer Größe von mehr als 50 nm.