عملية ستوبر

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 16 صور
الموسوعة الحرة

عملية ستوبر هي عملية كيميائية تُستخدم لتحضير السيليكا ( SiO2).٢ ) جزيئات [ ١ ] ذات حجم موحدوقابل للتحكم [ ٢ ] لتطبيقات فيعلم المواد. كانت هذه الطريقة رائدة [ ٣ ] عندما نشرها فيرنر ستوبر وفريقه عام ١٩٦٨، [ ١ ] ولا تزال حتى اليوم أكثرالكيميائي الرطبلإنتاججزيئات. [ ٣ ] وهي مثال علىعملية سول-جلطليعةجزيئية(عادةًإيثيل أورثوسيليكات) أولًامع الماءفي محلول كحولي، ثمتتحدلتكوين هياكل أكبر. ينتج عن التفاعل جزيئات سيليكا بأقطار تتراوح من ٥٠ إلى ٢٠٠٠نانومتر، حسب الظروف. وقد خضعت هذه العملية لبحوث مكثفة منذ اكتشافها، بما في ذلك جهود لفهمحركيتهاوآليتها-حيثنموذجتجميع الجزيئاتأكثر ملاءمة للبيانات التجريبية [ ٤ ] من نموذج لامير المفترض في البداية. [ 5 ] [ 6 ] وقد مكن الفهم المكتسب حديثًا الباحثين من ممارسة درجة عالية من التحكم في حجم الجسيمات وتوزيعها وضبط الخصائص الفيزيائية للمادة الناتجة بدقة لتناسب التطبيقات المقصودة.  

في عام ١٩٩٩، تم الإبلاغ عن تعديل ثنائي المراحل [ ٧ ] يسمح بتكوين جزيئات السيليكا ذات الثقوب الصغيرة بشكل مُتحكم فيه . [ ٨ ] تُجرى هذه العملية عند درجة حموضة منخفضة بوجود جزيء فعال سطحيًا . تُستكمل خطوة التحلل المائي بتكوين مستحلب دقيق [ ٩ ] قبل إضافة فلوريد الصوديوم لبدء عملية التكثيف. يُحرق المُستحلب غير الأيوني لإنتاج مسامات فارغة، مما يزيد من مساحة السطح ويُغير خصائص سطح الجزيئات الناتجة، مما يسمح بتحكم أكبر بكثير في الخصائص الفيزيائية للمادة. [ ٧ ] كما أُجريت أعمال تطوير لهياكل مسامية أكبر مثل المونوليثات ذات المسامات الكبيرة ، [ ١٠ ] وجزيئات ذات نواة قشرية مصنوعة من البوليسترين ، [ ١١ ] أو السيكلين ، [ ١٢ ] أو البوليامينات ، [ ١٣ ] وكرات الكربون. [ ١٤ ]

تُعدّ السيليكا المُنتَجة باستخدام عملية ستوبر مادةً مثاليةً لدراسة ظواهر الغرويات [ 15 ] نظرًا لتجانس أحجام جسيماتها [16]. وقد وُجِدَت تطبيقاتٌ للجسيمات النانوية المُحضَّرة باستخدام عملية ستوبر، بما في ذلك توصيل الأدوية إلى داخل التراكيب الخلوية [ 17 ] وفي تحضير أجهزة الاستشعار الحيوية [ 18 ] . كما تُستخدم مواد السيليكا المسامية المُنتَجة بتقنية ستوبر في التحفيز [ 19 ] والكروماتوغرافيا السائلة [ 20 ] نظرًا لمساحة سطحها الكبيرة وبنيتها المسامية المنتظمة والقابلة للتعديل وعالية التنظيم. ويمكن أيضًا تحضير عوازل حرارية عالية الفعالية تُعرف باسم الهلاميات الهوائية باستخدام طرق ستوبر [ 15 ] ، وقد طُبِّقت تقنيات ستوبر لتحضير أنظمة هلامية هوائية غير سيليكية. [ 21 ] باستخدام تقنيات التجفيف فوق الحرج ، يمكن تحضير هلام السيليكا الهوائي بتقنية ستوبر بمساحة سطحية نوعية تبلغ 700  م² / غ وكثافة 0.040 غ/ سم³ . [ 22 ] وقد حضّرت وكالة ناسا هلام السيليكا الهوائي باستخدام تقنية ستوبر لكلٍ من مهمتي مارس باثفايندر وستاردست . [ 23 ] 

عملية من خطوة واحدة

تمثيل مبسط لعملية التحلل المائي والتكثيف لرباعي إيثوكسي سيلان (TEOS) في عملية ستوبر

عملية ستوبر هي طريقة سول-جل لتحضير السيليكا الكروية أحادية التشتت (المتجانسة) ( SiO2)٢ ) مواد طُوِّرت بواسطة فريق بقيادة فيرنر ستوبر ونُشرت نتائجها عام ١٩٦٨. [ ١ ] كانت هذه العملية، وهي تطور وتوسيع لبحث وُصف في أطروحة الدكتوراه لغيرهارد كولبه عام ١٩٥٦، [ ٢٤ ] اكتشافًا مبتكرًا لا يزال له تطبيقات واسعة النطاق بعد أكثر من ٥٠ عامًا. [ ٣ ] طليعة السيليكاإيثيل أورثوسيليكات(Si(O₂Et₂))4 ، TEOS) يتمتحللهفي الكحول (عادةالميثانولأوالإيثانول) في وجودالأمونياكمحفز: [ 1 ] [ 25 ]

نعم(OEt)4+ح2يا⟶نعم(OEt)3أوه+إيثانول{\displaystyle {\ce {Si(OEt)4 + H2O -> Si(OEt)3OH + EtOH}}}
نعم(OEt)4+2ح2يا⟶نعم(OEt)2(أوه)2+2إيثانول{\displaystyle {\ce {Si(OEt)4 + 2H2O -> Si(OEt)2(OH)2 + 2EtOH}}}

ينتج عن التفاعل الإيثانول ومزيج من إيثوكسي سيلانولات (مثل Si(OEt))3 OH،Si(OEt)2 (OH)2 ، وحتىSi(OH)4 )، والتي يمكن أنتتكثفمع TEOS أو سيلانول آخر مع فقدان الكحول أو الماء: [ 25 ]

2نعم(OEt)3أوه⟶(إي تي أو)3نعم-يا-نعم(OEt)3+ح2يا{\displaystyle {\ce {2Si(OEt)3OH -> (EtO)3Si-O-Si(OEt)3 + H2O}}}
نعم(OEt)3أوه+نعم(OEt)4⟶(إي تي أو)3نعم-يا-نعم(OEt)3+إيثانول{\displaystyle {\ce {Si(OEt)3OH + Si(OEt)4 -> (EtO)3Si-O-Si(OEt)3 + EtOH}}}
نعم(OEt)3أوه+نعم(OEt)2(أوه)2⟶(إي تي أو)3نعم-يا-نعم(OEt)2أوه+ح2يا{\displaystyle {\ce {Si(OEt)3OH + Si(OEt)2(OH)2 -> (EtO)3Si-O-Si(OEt)2OH + H2O}}}

يؤدي التحلل المائي الإضافي لمجموعات الإيثوكسي والتكثيف اللاحق إلى التشابك . وهي عملية أحادية الخطوة حيث تحدث تفاعلات التحلل المائي والتكثيف معًا في وعاء تفاعل واحد. [ 1 ]

تُنتج هذه العملية جزيئات مجهرية من السيليكا الغروية بأقطار تتراوح بين 50 و2000 نانومتر ؛ وتتميز أحجام الجزيئات بتجانسها النسبي، حيث يتحدد توزيعها باختيار الظروف المناسبة، مثل تركيزات المواد المتفاعلة والمحفزات ودرجة الحرارة. [ 2 ] تتشكل جزيئات أكبر حجمًا عند زيادة تركيز الماء والأمونيا، ولكن يترتب على ذلك اتساع في توزيع أحجام الجزيئات. [ 26 ] يتناسب التركيز الأولي لرباعي إيثوكسي سيلان (TEOS) عكسيًا مع حجم الجزيئات الناتجة؛ وبالتالي، تؤدي التركيزات الأعلى في المتوسط ​​إلى جزيئات أصغر حجمًا نظرًا لزيادة عدد مواقع التكوين ، ولكن مع اتساع أكبر في الأحجام. قد تنتج جزيئات ذات أشكال غير منتظمة عندما يكون التركيز الأولي للمادة الأولية مرتفعًا جدًا. [ 26 ] تعتمد العملية على درجة الحرارة، حيث يؤدي التبريد (وبالتالي تباطؤ معدلات التفاعل ) إلى زيادة مطردة في متوسط ​​حجم الجزيئات، ولكن لا يمكن التحكم في توزيع الأحجام عند درجات حرارة منخفضة للغاية. [ 2 ] 

عملية من خطوتين

في عام ١٩٩٩، طوّر سيدريك بواسيير وفريقه عمليةً من خطوتين، حيث تُستكمل عملية التحلل المائي عند درجة حموضة منخفضة (١-٤  )  قبل بدء تفاعل التكثيف بإضافة فلوريد الصوديوم (NaF). [ ٧ ] تتضمن هذه العملية إضافة قالب من مادة فعالة سطحية غير أيونية لإنتاج جزيئات السيليكا المسامية المتوسطة . [ ٨ ] تتمثل الميزة الرئيسية لتسلسل تفاعلي التحلل المائي والتكثيف في ضمان تجانس كامل للمادة الفعالة السطحية ومزيج رباعي إيثوكسي سيلان (TEOS) الأولي. ونتيجةً لذلك، يتحدد قطر وشكل جزيئات المنتج، بالإضافة إلى حجم المسام، فقط من خلال حركية التفاعل وكمية فلوريد الصوديوم المُضافة؛ إذ تُنتج المستويات النسبية الأعلى من الفلوريد عددًا أكبر من مواقع التكوين، وبالتالي جزيئات أصغر. [ 7 ] إن فصل عملية التحلل المائي عن عملية التكثيف يوفر مستوى من التحكم في المنتج يفوق بكثير ما توفره عملية ستوبر أحادية الخطوة، حيث يتم التحكم في حجم الجسيمات بشكل شبه كامل عن طريق نسبة فلوريد الصوديوم إلى رباعي إيثوكسي سيلان (TEOS). [ 7 ]

تبدأ عملية ستوبر ذات الخطوتين بمزيج من رباعي إيثوكسي سيلان (TEOS) والماء والكحول ومادة خافضة للتوتر السطحي غير أيونية، يُضاف إليها حمض الهيدروكلوريك لتكوين مستحلب دقيق . [ 9 ] يُترك هذا المحلول حتى يكتمل التحلل المائي، كما هو الحال في عملية ستوبر أحادية الخطوة، ولكن مع استبدال الأمونيا بحمض الهيدروكلوريك كمحفز. يُضاف فلوريد الصوديوم إلى المحلول المتجانس الناتج، ليبدأ تفاعل التكثيف من خلال عمله كنواة للتنوي. [ 7 ] تُجمع جزيئات السيليكا بالترشيح وتُكلس لإزالة قالب المادة الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية عن طريق الاحتراق، مما ينتج عنه منتج السيليكا المسامي.

يُتيح اختيار ظروف العملية التحكم في أحجام المسام وقطر الجسيمات وتوزيعها، كما هو الحال في طريقة الخطوة الواحدة. [ 8 ] يمكن التحكم في المسامية في العملية المُعدّلة من خلال إضافة عامل انتفاخ، واختيار درجة الحرارة، وكمية محفز فلوريد الصوديوم المُضاف. يُؤدي عامل الانتفاخ (مثل الميسيتيلين ) إلى زيادة الحجم، وبالتالي زيادة حجم المسام، غالبًا عن طريق امتصاص المذيب ، ولكنه محدود بذوبانية العامل في النظام. [ 9 ] يتغير حجم المسام طرديًا مع درجة الحرارة، [ 7 ] حيث يرتبط بالحد الأدنى لنقطة تعكر المادة الفعالة سطحيًا ونقطة غليان الماء. يُحدث تركيز فلوريد الصوديوم تغييرات مباشرة ولكن غير خطية في المسامية، ويتناقص هذا التأثير كلما اقترب تركيز الفلوريد المُضاف من حد أقصى. [ 27 ]

الحركية

يُعدّ نموذج لامير لحركية تكوين المحاليل الغروية المائية [ 5 ] نموذجًا واسع التطبيق لإنتاج أنظمة أحادية التشتت، [ 28 ] وقد افترض في الأصل أن عملية ستوبر تتبع نموذج إضافة المونومر هذا . [ 6 ] يتضمن هذا النموذج اندفاعًا سريعًا للتنوي، مُشكِّلًا جميع مواقع نمو الجسيمات، ثم يتبعه التحلل المائي كخطوة مُحدِّدة لمعدل تكثيف مونومرات ثلاثي إيثيل سيلانول إلى مواقع التنوي. [ 29 ] يُعزى إنتاج أحجام جسيمات أحادية التشتت إلى إضافة المونومر بمعدل أبطأ على الجسيمات الأكبر حجمًا نتيجةً لانتقال كتلة رباعي إيثوكسي سيلانول (TEOS) المحدود بالانتشار. [ 30 ] ومع ذلك، تُظهر الأدلة التجريبية أن تركيز رباعي إيثوكسي سيلانول المُحلَّل مائيًا يبقى أعلى من التركيز المطلوب للتنوي حتى وقت متأخر من التفاعل، وأن إدخال نوى النمو المُلقَّحة لا يتوافق مع حركية عملية إضافة المونومر. وبالتالي، تم رفض نموذج لامير لصالح نموذج حركي يعتمد على النمو من خلال تجميع الجسيمات . [ 4 ]

في نموذج قائم على التجميع، تتولد مواقع التكوين باستمرار وتُمتص، حيث يؤدي اندماجها إلى نمو الجسيمات. [ 31 ] ويحدد توليد مواقع التكوين وطاقة التفاعل بين الجسيمات المندمجة الحركية العامة للتفاعل. [ 32 ] ويتبع توليد مواقع التكوين المعادلة التالية: [ 31 ]

ج=زs(هـ-ك1ت-هـ-ك2ت){\displaystyle J=g_{s}(e^{-k_{1}t}-e^{-k_{2}t})}

حيث J هو معدل التكوين النوي، و k1 و k2 هما ثابتا معدل يعتمدان على تركيزي H2O و NH3 ، و g s هو عامل التوحيد الذي يعتمد على كمية طليعة السيليكا. يؤثر تعديل نسب تركيز هذه المركبات بشكل مباشر على معدل إنتاج مواقع التكوين النوي. [ 31 ]

يتأثر اندماج مواقع التكوين بين الجسيمات بطاقات تفاعلها. وتعتمد طاقة التفاعل الكلية على ثلاث قوى: التنافر الكهروستاتيكي للشحنات المتشابهة، وقوى فان  دير  فالس التجاذبية بين الجسيمات، وتأثيرات الذوبان . [ 32 ] تصف طاقات التفاعل هذه (المعادلات أدناه) عملية تجميع الجسيمات، وتوضح سبب إنتاج عملية ستوبر لجسيمات متجانسة الحجم.

Vتي=Vvdw+Vكهرباء+Vحل{\displaystyle V_{T}=V_{\text{vdw}}+V_{\text{elec}}+V_{\text{solv}}}

تخضع قوى التجاذب من نوع فان دير فالس للمعادلة التالية: [ 32 ]

Vvdw=-أح6[2أ1أ2R2-(أ1+أ2)2+2أ1أ2R2-(أ1-أ2)2+ln⁡R2-(أ1+أ2)2R2-(أ1-أ2)2]{\displaystyle V_{\text{vdw}}=-{\frac {A_{\text{H}}}{6}}\left[{\frac {2a_{1}a_{2}}{R^{2}-(a_{1}+a_{2})^{2}}}+{\frac {2a_{1}a_{2}}{R^{2}-(a_{1}-a_{2})^{2}}}+\ln {\frac {R^{2}-(a_{1}+a_{2})^{2}}{R^{2}-(a_{1}-a_{2})^{2}}}\right]}

حيث A H هو ثابت هامكر ، وR هي المسافة بين مركزي الجسيمين، و a 1 و a 2 هما نصفا قطري الجسيمين. أما معادلة قوة التنافر الكهروستاتيكي فهي كما يلي: [ 32 ]

Vكهرباء=4πεأ1أ2Y1Y2(كبتيهـ)2هـ-κxx+أ1+أ2{\displaystyle V_{\text{elec}}=4\pi \varepsilon a_{1}a_{2}Y_{1}Y_{2}\left({\frac {k_{\text{B}}T}{e}}\right)^{2}{\frac {e^{-\kappa x}}{x+a_{1}+a_{2}}}}   أين   Yأنا=8tanh⁡هـφ04كبتي1+1-2κأأنا+1(κأأنا+1)2tanh2⁡هـφ04كبتي{\displaystyle Y_{i}={\frac {8\tanh {\frac {e\varphi _{0}}{4k_{\text{B}}T}}}{1+{\sqrt {1-{\frac {2\kappa a_{i}+1}{(\kappa a_{i}+1)^{2}}}\tanh ^{2}{\frac {e\varphi _{0}}{4k_{\text{B}}T}}}}}}}}

حيث ε هو ثابت العزل الكهربائي للوسط، و k<sub> B </sub> هو ثابت بولتزمان ، و e هي الشحنة الأولية ، و T هي درجة الحرارة المطلقة ، و κ هو مقلوب طول ديباي لإلكتروليت بنسبة 1:1، و x هي المسافة (المتغيرة) بين الجسيمات، و φ <sub>0</sub> هو جهد السطح. المكون الأخير من طاقة التفاعل الكلية هو تنافر الذوبان، وهو كما يلي: [ 32 ]

Vحل=πأsL[2أ1أ2أ1+أ2]هـ-(R-أ1-أ2)L{\displaystyle V_{\text{solv}}=\pi A_{\text{s}}L\left[{\frac {2a_{1}a_{2}}{a_{1}+a_{2}}}\right]e^{\frac {-(R-a_{1}-a_{2})}{L}}}

حيث A s هو العامل الأسي المسبق (1.5 × 10 −3 J⋅m −2 ) و L هو طول الاضمحلال (1 × 10 −9 m).      

يتوافق هذا النموذج لتجمع النمو المتحكم به مع الملاحظات التجريبية المستقاة من تقنيات تشتت الأشعة السينية بزوايا صغيرة [ 33 ] ، ويتنبأ بدقة بحجم الجسيمات بناءً على الظروف الأولية. إضافةً إلى ذلك، تتفق البيانات التجريبية المستقاة من تقنيات تشمل تحليل الجاذبية الصغرى [ 34 ] وتحليل الرقم الهيدروجيني المتغير [ 35 ] مع تنبؤات نموذج نمو التجمع.

الاختلافات المورفولوجية

يمكن تحضير العديد من الأنماط الهيكلية والتركيبية المختلفة باستخدام عملية ستوبر عن طريق إضافة مركبات كيميائية إلى مزيج التفاعل . تتفاعل هذه الإضافات مع السيليكا كيميائياً و/أو فيزيائياً أثناء التفاعل أو بعده، مما يؤدي إلى تغييرات جوهرية في شكل جزيئات السيليكا.

السيليكا المسامية

صورة مجهرية إلكترونية نافذة لجسيم نانوي من السيليكا المسامية

يمكن تعديل عملية ستوبر أحادية الخطوة لتصنيع السيليكا المسامية بإضافة قالب من المواد الفعالة سطحياً إلى مزيج التفاعل وتكليس الجزيئات الناتجة. [ 36 ] تشمل المواد الفعالة سطحياً المستخدمة بروميد السيتريمونيوم ، [ 37 ] وكلوريد سيتيل تريميثيل الأمونيوم ، [ 38 ] والجليسرول . [ 39 ] تُشكّل المادة الفعالة سطحياً المذيلات ، وهي عبارة عن كرات صغيرة شبه كروية ذات باطن كاره للماء وسطح محب للماء، تنمو حولها شبكة السيليكا، منتجةً جزيئات ذات قنوات مملوءة بالمادة الفعالة سطحياً والمذيب. [ 40 ] يؤدي تكليس المادة الصلبة إلى إزالة جزيئات المادة الفعالة سطحياً والمذيب عن طريق الاحتراق و/أو التبخر، تاركاً فراغات مسامية متوسطة في جميع أنحاء البنية، كما هو موضح في الرسم التوضيحي على اليمين. [ 36 ] [ 40 ]

يُتيح تغيير تركيز المادة الفعالة سطحيًا التحكم في قطر وحجم المسام، وبالتالي في مساحة سطح المادة المنتجة. [ 37 ] تؤدي زيادة كمية المادة الفعالة سطحيًا إلى زيادة إجمالي حجم المسام، وبالتالي مساحة سطح الجسيمات، مع بقاء أقطار المسام الفردية ثابتة. [ 38 ] يمكن تغيير قطر المسام عن طريق تغيير كمية الأمونيا المستخدمة نسبةً إلى تركيز المادة الفعالة سطحيًا؛ ​​إذ تؤدي زيادة الأمونيا إلى مسام ذات أقطار أكبر، ولكن مع انخفاض مُقابل في إجمالي حجم المسام ومساحة سطح الجسيمات. [ 37 ] يؤثر الوقت المُتاح للتفاعل أيضًا على المسامية، حيث تؤدي أوقات التفاعل الأطول إلى زيادة إجمالي حجم المسام ومساحة سطح الجسيمات. كما تؤدي أوقات التفاعل الأطول إلى زيادة في الحجم الكلي لجسيمات السيليكا، وما يرتبط بذلك من انخفاض في تجانس توزيع الحجم. [ 37 ]

كتلة متراصة ذات مسام كبيرة

تؤدي إضافة بولي إيثيلين جلايكول (PEG) إلى العملية إلى تجميع جزيئات السيليكا في كتلة متصلة ذات مسام كبيرة ، مما يتيح الحصول على بنية متجانسة. [ 10 ] يلزم استخدام بوليمرات PEG ذات مجموعات طرفية من الأليل أو السيليل بوزن جزيئي يزيد عن 2000  غ/مول . تبدأ عملية ستوبر في ظروف حموضة متعادلة، بحيث تتجمع بوليمرات PEG حول الجزيئات النامية، مما يوفر لها الاستقرار. بمجرد أن تصبح التجمعات كبيرة بما يكفي، تتلامس الجزيئات المستقرة بواسطة PEG وتندمج معًا بشكل لا رجعة فيه من خلال "التجميع اللزج" بين سلاسل PEG. [ 10 ] يستمر هذا حتى يحدث تكتل كامل لجميع الجزيئات وتتشكل الكتلة المتجانسة، وعندها يمكن تكليس الكتلة المتجانسة وإزالة PEG، مما ينتج عنه كتلة متجانسة من السيليكا ذات مسام كبيرة. يمكن التحكم في كل من حجم الجسيمات والتكتل اللزج عن طريق تغيير الوزن الجزيئي وتركيز البولي إيثيلين جلايكول (PEG).

جسيمات ذات غلاف ولب

تُتيح العديد من الإضافات، بما في ذلك البوليسترين [ 11 ] ، والسيكلين [ 12 ] ، والبوليامينات [ 13 ]، لعملية ستوبر ، إنتاج جزيئات السيليكا ذات البنية الأساسية والغطاء. وقد وُصفت بنيتان مختلفتان لهذه الجزيئات. الأولى هي نواة من السيليكا مُغطاة بغطاء خارجي من مادة بديلة مثل البوليسترين. أما الثانية فهي غطاء من السيليكا مُغطى بنواة ذات بنية مختلفة، مثل البوليامين.

تبدأ عملية تصنيع الجسيمات المركبة ذات النواة المصنوعة من البوليسترين/السيليكا بتكوين نوى السيليكا عبر عملية ستوبر أحادية الخطوة. بعد تكوينها، تُعالج الجسيمات بحمض الأوليك ، الذي يُفترض أن يتفاعل مع مجموعات السيلانول السطحية . [ 11 ] يُبلمر الستايرين حول نوى السيليكا المُعدلة بالأحماض الدهنية. وبفضل التوزيع المتجانس لأحجام نوى السيليكا، يتبلمر الستايرين حولها بشكل متساوٍ، مما ينتج عنه جسيمات مركبة متقاربة الحجم. [ 11 ]

تُصنع جزيئات غلاف السيليكا باستخدام السيكلين وروابط البوليامين الأخرى بطريقة مختلفة تمامًا. تُضاف البوليامينات إلى تفاعل ستوبر في الخطوات الأولية مع طليعة رباعي إيثوكسي سيلان (TEOS). [ 13 ] تتفاعل هذه الروابط مع طليعة TEOS، مما يؤدي إلى زيادة سرعة التحلل المائي؛ ومع ذلك، نتيجة لذلك، تندمج في غرويات السيليكا الناتجة . [ 12 ] تحتوي الروابط على العديد من مواقع النيتروجين التي تحتوي على أزواج إلكترونية حرة تتفاعل مع المجموعات الطرفية المتحللة لـ TEOS. ونتيجة لذلك، تتكثف السيليكا حول الروابط، مغلفةً إياها. بعد ذلك، تلتصق كبسولات السيليكا/الرابط معًا لتكوين جزيئات أكبر. بمجرد استهلاك جميع الروابط في التفاعل، يتجمع TEOS المتبقي حول السطح الخارجي لجزيئات السيليكا/الرابط النانوية، مكونًا غلافًا خارجيًا صلبًا من السيليكا. [ 12 ] تتكون الجسيمات الناتجة من غلاف صلب من السيليكا ونواة داخلية من روابط مغلفة بالسيليكا. ويمكن التحكم في أحجام نوى وأغلفة الجسيمات من خلال اختيار شكل الروابط بالإضافة إلى التركيزات الأولية المضافة إلى التفاعل. [ 13 ]

كرات الكربون

استُخدمت عملية شبيهة بعملية ستوبر لإنتاج كرات كربونية أحادية التشتت باستخدام راتنج ريزورسينول - فورمالديهايد بدلاً من طليعة السيليكا. [ 14 ] تسمح هذه العملية المُعدّلة بإنتاج كرات كربونية ذات أسطح ملساء وقطر يتراوح بين 200 و1000  نانومتر. [ 14 ] على عكس عملية ستوبر القائمة على السيليكا، يكتمل هذا التفاعل عند درجة حموضة متعادلة، ويلعب الأمونيا دورًا في تثبيت جزيئات الكربون الفردية عن طريق منع الالتصاق الذاتي والتكتل، بالإضافة إلى عمله كمحفز. [ 41 ]

المزايا والتطبيقات

كتلة من مادة الهلام الهوائي ، وهي عبارة عن "دخان أزرق صلب"، [ 42 ] والتي تشبه في ملمسها مادة الستايروفوم خفيفة الوزن للغاية.

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لعملية ستوبر في قدرتها على إنتاج جزيئات السيليكا شبه أحادية التشتت، [ 16 ] مما يجعلها نموذجًا مثاليًا لدراسة الظواهر الغروية. [ 15 ] وقد مثّلت هذه العملية اكتشافًا رائدًا عند نشرها لأول مرة، إذ سمحت بتخليق جزيئات سيليكا كروية أحادية التشتت بأحجام مضبوطة، ولا تزال حتى عام 2015 الطريقة الأكثر استخدامًا في الكيمياء الرطبة لإنتاج جزيئات السيليكا النانوية. [ 3 ]

تُوفر هذه العملية طريقةً ملائمةً لتحضير جسيمات السيليكا النانوية لتطبيقاتٍ تشمل توصيل الأدوية داخل الخلايا [ 17 ] والاستشعار الحيوي [ 18 ] . وتُستخدم جسيمات السيليكا النانوية المسامية المُحضّرة بعمليات ستوبر المُعدّلة في مجال التحفيز [ 19 ] والكروماتوغرافيا السائلة [ 20 ] . إضافةً إلى تجانس حجم الجسيمات، تتميز هذه المواد بمساحات سطحية كبيرة جدًا ، فضلًا عن هياكل مسامية منتظمة وقابلة للتعديل وعالية التنظيم [ 20 ] ، مما يجعل السيليكا المسامية جذابةً بشكلٍ فريدٍ لهذه التطبيقات.

جسيم نيزكي بحجم 10 ميكرومتر تم التقاطه بواسطة المركبة الفضائية EURECA التي تم إطلاقها بواسطة STS-46 في كتلة من الهلام الهوائي [ 23 ] 
هذا الهلام الهوائي السيليكي التابع لناسا [ 23 ] هو عازل حراري يتمتع بقدرة عزل كافية لحماية أقلام التلوين من لهب موقد بنسن . [ 43 ]

الهلاميات الهوائية

الهلاميات الهوائية مواد فائقة الخفة وعالية المسامية ، حيث يُستبدل المكون السائل للهلام بغاز ، [ 44 ] وتتميز بكونها مواد صلبة عازلة للحرارة بكفاءة عالية للغاية [ 43 ] [ 45 ] ذات كثافة منخفضة جدًا . [ 46 ] يمكن تحضير الهلاميات الهوائية بطرق متنوعة، ومع أن معظمها يعتمد على السيليكا، [ 45 ] فقد تم الإبلاغ عن مواد تعتمد على الزركونيا ، والتيتانيا ، والسليلوز ، والبولي يوريثان ، وأنظمة الريزورسينول - فورمالديهايد ، وغيرها، ودراستها. [ 47 ] العيب الرئيسي للهلاميات الهوائية القائمة على السيليكا هو هشاشتها، مع أن وكالة ناسا استخدمتها للعزل في مركبات استكشاف المريخ ، [ 48 ] ومركبة مارس باثفايندر ، كما استُخدمت تجاريًا في الأغطية العازلة وبين ألواح الزجاج لألواح الإضاءة النهارية الشفافة. [ 45 ] يمكن تجفيف الهلامات الجزيئية المُحضّرة بعملية ستوبر بسرعة لإنتاج هلامات السيليكا الهوائية عالية الفعالية، بالإضافة إلى الهلامات الجافة . [ 15 ] تتمثل الخطوة الأساسية في استخدام استخلاص السوائل فوق الحرجة لإزالة الماء من الهلام مع الحفاظ على بنيته، ويتم ذلك عادةً باستخدام ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج ، [ 45 ] كما تفعل وكالة ناسا. [ 23 ] تُعدّ الهلامات الهوائية الناتجة عوازل حرارية فعالة للغاية نظرًا لمساميتها العالية ذات المسام الصغيرة جدًا (في نطاق النانومتر ). يكون توصيل الحرارة عبر الطور الغازي ضعيفًا، ولأن البنية تُعيق حركة جزيئات الهواء بشكل كبير، فإن انتقال الحرارة عبر المادة يكون ضعيفًا، [ 45 ] كما هو موضح في الصورة على اليمين حيث تنتقل الحرارة من موقد بنسن بشكل ضعيف لدرجة أن أقلام التلوين الموضوعة على الهلام الهوائي لا تذوب. [ 43 ] نظرًا لكثافتها المنخفضة، استُخدمت الهلاميات الهوائية أيضًا لالتقاط جزيئات الغبار بين النجوم مع الحد الأدنى من التغيرات الحرارية اللازمة لإبطائها (لمنع التغيرات الناتجة عن الحرارة في الجزيئات) كجزء من مهمة ستارداست[ 23 ]​

تعتمد إحدى طرق إنتاج هلام السيليكا الهوائي على عملية ستوبر المعدلة والتجفيف فوق الحرج . يظهر المنتج شفافًا مع مسحة زرقاء نتيجة لتشتت رايلي ؛ فعند وضعه أمام مصدر ضوئي، يصبح الضوء النافذ مصفرًا بسبب تشتت الضوء الأزرق. [ 22 ] تبلغ مساحة سطح هذا الهلام الهوائي 700  متر مربع / غرام وكثافته 0.040  غرام/ سم³ ؛ [ 22 ] وللمقارنة، تبلغ كثافة الهواء 0.0012  غرام/ سم³ (عند 15  درجة مئوية وضغط جوي واحد ). 

سجلت الهلاميات الهوائية السيليكا 15  رقماً قياسياً في خصائص المواد في موسوعة غينيس للأرقام القياسية في عام 2011، بما في ذلك أفضل عازل وأقل كثافة صلبة، على الرغم من أن الأيروجرافيت حصل على اللقب الأخير في عام 2012. [ 49 ]

أصبح الأيروغرافين ، الذي تبلغ كثافته 13% فقط من كثافة الهواء في درجة حرارة الغرفة وأقل كثافة من غاز الهيليوم ، أقل المواد الصلبة كثافةً التي تم تطويرها حتى الآن في عام 2013. [ 50 ] [ 51 ] وقد طُبقت طرق مشابهة لطريقة ستوبر في تحضير الهلاميات الهوائية في أنظمة غير سيليكية. [ 21 ] طورت وكالة ناسا هلاميات هوائية سيليكية مغلفة بطبقة بوليمرية لتقوية بنيتها، [ 48 ] مما أنتج مادة أقوى بنحو مئتي ضعف لنفس الكثافة، بالإضافة إلى هلاميات هوائية بوليمرية مرنة يمكن تشكيلها على هيئة غشاء رقيق قابل للانحناء. [ 45 ]

السيليكا الغروية

تُستخدم السيليكا الغروية على نطاق واسع في صب المعادن.

الأوبال الصناعي

يمكن استخدام عملية ستوبر لإنتاج جزيئات كروية لتنمية معادن الأوبال اللامعة. [ أ ] [ 52 ] [ 53 ]

ملحوظات

  1. ↑ وقد أبلغت دراستان على الأقل عن ذلك.

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 ستوبر، فيرنر؛ فينك، آرثر؛ بون، إرنست (يناير 1968). "النمو المتحكم به لكريات السيليكا أحادية التشتت في نطاق الميكرون". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 26 (1): 62-69 . Bibcode : 1968JCIS...26...62S . doi : 10.1016/0021-9797(68)90272-5 .
  2. بوغوش ، جي إتش ؛ تريسي، إم إيه؛ زوكوسكي ، سي إف (أغسطس 1988). "تحضير جزيئات السيليكا أحادية التشتت: التحكم في الحجم والكسر الكتلي". مجلة المواد الصلبة غير المتبلورة . 104 (1): 95-106 . Bibcode : 1988JNCS..104...95B . CiteSeerX 10.1.1.471.9863 . doi : 10.1016/0022-3093(88)90187-1 . 
  3. 1 2 3 4 كيكليبك، غيدو (2015). "الجسيمات النانوية والمواد المركبة" . في: ليفي، ديفيد؛ زيات، ماركوس (محرران). دليل سول-جل: التركيب، والخصائص، والتطبيقات . المجلد 3. جون وايلي وأولاده . الصفحات 227-244 . ISBN   9783527334865.
  4. 1 2 بوغوش، جي إتش؛ زوكوسكي، سي إف (مارس 1991). "دراسات حول حركية ترسيب جزيئات السيليكا المتجانسة من خلال التحلل المائي وتكثيف ألكوكسيدات السيليكون". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 142 (1): 1-18 . Bibcode : 1991JCIS..142....1B . doi : 10.1016/0021-9797(91)90029-8 .
  5. 1 2 لامير، فيكتور ك.؛ داينغار، روبرت هـ. (1950). "نظرية وإنتاج وآلية تكوين المحاليل الغروية أحادية التشتت". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية 72 (11): 4847-4854 . Bibcode : 1950JAChS..72.4847L . doi : 10.1021/ja01167a001 .
  6. 1 2 ماتسوكاس، ت؛ غولاري، أردوغان (يوليو 1988). "ديناميكيات نمو جزيئات السيليكا من التحلل المائي المحفز بالأمونيا لرباعي إيثيل أورثوسيليكات". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 124 (1): 252-261 . Bibcode : 1988JCIS..124..252M . doi : 10.1016/0021-9797(88)90346-3 . hdl : 2027.42/27243 .
  7. 1 2 3 4 5 6 7 بويسيير، سيدريك؛ فان دير لي، آري؛ المنصوري، عبد السلام؛ لاربوت، أندريه؛ بروزيت، اريك (1999). “توليف خطوة مزدوجة من جزيئات السيليكا الكروية MSU-X ميكرومترية mesoporous”. الاتصالات الكيميائية (20): 2047-2048 . دوى : 10.1039 / A906509A .
  8. 1 2 3 بويسير، سيدريك؛ لاربو، أندريه؛ فان دير لي، آري؛ كويمان، باتريشيا جيه؛ بروزيه، إريك (أكتوبر 2000). "تخليق جديد لسيليكا MSU-X المسامية المتوسطة يتم التحكم فيه عبر مسار من خطوتين". كيمياء المواد . 12 (10): 2902-2913 . doi : 10.1021/cm991188s .
  9. 1 2 3 بروزيه، إريك؛ بويسير، سيدريك (مارس 2005). "مراجعة حول تركيب وبنية وتطبيقات السيليكا المسامية المتوسطة MSU-X المُحضّرة بعملية من خطوتين في عمليات الفصل" . Comptes Rendus Chimie . 8 ( 3-4 ): 579-596 . doi : 10.1016/j.crci.2004.09.011 .
  10. 1 2 3 كاديمارتيري، ريبيكا؛ بروك، مايكل أ.؛ بيلتون، روبرت؛ برينان، جون د. (2009). "سيليكا مسامية كبيرة باستخدام عملية ستوبر "اللزجة"". مجلة كيمياء المواد . 19 (11): 1583. doi : 10.1039/B815447C . S2CID 94969948 . 
  11. 1 2 3 4 دينغ، شيويه فنغ؛ تشاو، جينغ تشي؛ ليو، يان هوا؛ تشانغ، هينغ بين؛ وانغ، زيتشن (أكتوبر 2004). "جسيمات السيليكا النانوية المغلفة بالبوليسترين عبر التطعيم السطحي وبلمرة المستحلب في الموقع". رسائل المواد . 58 (25): 3126-3130 . Bibcode : 2004MatL...58.3126D . doi : 10.1016/j.matlet.2004.06.003 .
  12. 1 2 3 4 ماس، سيلفي؛ لوران، غيوم؛ كورادين، تيبو (2009). "تأثير البوليامينات الحلقية على تكوين السيليكا أثناء عملية ستوبر". الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الفيزيائية . 11 (43): 10204-10210 . Bibcode : 2009PCCP...1110204M . doi : 10.1039/B915428K . PMID 19865778. S2CID 37342876 .  
  13. 1 2 3 4 ماس، سيلفي؛ لوران، غيوم؛ تشوبورو، فرانسواز؛ كاديو، سيريل؛ ديشامب، إيزابيل؛ كورادين، تيبو (أبريل 2008). "تعديل عملية ستوبر بواسطة حلقة بولي أزاماكروية تؤدي إلى جسيمات نانوية غير عادية من السيليكا ذات بنية لبية-قشرية". لانغمير . 24 (8): 4026-4031 . doi : 10.1021/la703828v . PMID 18303930 . 
  14. 1 2 3 ليو، جيان؛ تشياو، شي تشانغ؛ ليو، هاو؛ تشين، جون؛ أوربي، أجاي؛ تشاو، دونغ يوان؛ لو، غاو تشينغ ماكس (20 يونيو 2011). "توسيع طريقة ستوبر لتحضير بوليمر راتنج ريزورسينول-فورمالديهايد أحادي التشتت وكرات الكربون". Angewandte Chemie International Edition . 50 (26): 5947–5951 . Bibcode : 2011ACIE...50.5947L . doi : 10.1002/anie.201102011 . PMID 21630403 . 
  15. 1 2 3 4 بيرغ، جون سي. (2009). "الأنظمة الغروية: الظواهر والخصائص" . مقدمة في الأسطح البينية والغرويات: الجسر إلى علم النانو . دار النشر العالمية العلمية . الصفحات 367-368 ، 452-454 . رمز Bibcode : 2009iicb.book.....B . ISBN  9789813100985.
  16. 1 2 بوداي، ديلان جيه؛ ويرتز، جيسون تي؛ كوتشينسكي، جوزيف بي (2015). "تفعيل جزيئات السيليكا النانوية لمنع تآكل المعدن الأساسي" . في كونغ، إريك إس دبليو (محرر). المواد النانوية والبوليمرات والأجهزة: تفعيل المواد وتصنيع الأجهزة . جون وايلي وأولاده . ص 121-140 . ISBN  9781118866955.
  17. 1 2 كوينارد، ساندرا؛ ماس، سيلفي؛ كورادين، تيبو (2011). "جسيمات نانوية قائمة على السيليكا لتوصيل الأدوية داخل الخلايا" . في بروكوب، أليس (محرر). التوصيل داخل الخلايا . التقنيات الطبية الحيوية الأساسية. المجلد 5. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . الصفحات 333-361 . doi : 10.1007/978-94-007-1248-5_12 . ISBN   9789400712485.
  18. 1 2 جو، هوانغشيان؛ شوجي، تشانغ؛ وانغ، جوزيف (2011). "أجهزة استشعار حيوية قائمة على مصفوفات جسيمات نانوية من نوع سول-جل" . الاستشعار الحيوي النانوي . الفيزياء البيولوجية والطبية، الهندسة الطبية الحيوية. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 305-332 . doi : 10.1007/978-1-4419-9622-0_10 . ISBN  9781441996220.
  19. 1 2 جيرالدو، إل إف؛ لوبيز، BL؛ بيريز، L.؛ أوريغو، S .؛ سييرا، ل.؛ ميسا، م. (نوفمبر 2007). “تطبيقات السيليكا Mesoporous”. الندوات الجزيئية . 258 (1): 129– 141. دوى : 10.1002/masy.200751215 .
  20. 1 2 3 بينافايا، تي جيه؛ ساياري، عبد؛ جارونيك، م. (14 أبريل 2000). المواد النانوية المسامية II . إلسيفير. ص 747-755 . ISBN  978-0-08-053726-9.
  21. 1 2 تشيو، بوتشنغ؛ شينغ، مينغيانغ؛ تشانغ، جينلونغ (2015). "طريقة شبيهة بطريقة ستوبر لتصنيع هلامات هوائية فائقة الخفة، مسامية، وقابلة للتمدد من Fe2O3 / غرافين لأداء ممتاز في تفاعل فنتون الضوئي والمكثفات الكهروكيميائية". مجلة كيمياء المواد أ . 3 (24): 12820-12827 . doi : 10.1039/C5TA02675J .
  22. 1 2 3 ستاينر، ستيفن. "هلام السيليكا (TEOS، محفز قاعديًا)" . aerogel.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 نوفمبر 2016 .
  23. 1 2 3 4 5 "الهلام الهوائي" . مهمة ستاردست التابعة لناسا . مختبر الدفع النفاث ، ناسا . 31 مارس 2005. تاريخ الاسترجاع: 11 ديسمبر 2016. يُصنع الهلام الهوائي عن طريق التجفيف عند درجة حرارة وضغط عاليين، باستخدام نقطة حرجة، لهلام يتكون من وحدات هيكلية من السيليكا الغروية مملوءة بالمذيبات. تم تحضير الهلام الهوائي وتأهيله للطيران في مختبر الدفع النفاث (JPL). كما أنتج مختبر الدفع النفاث الهلام الهوائي لمهمتي مارس باثفايندر وستاردست.
  24. ^ كولبي غيرهارد (1956). Das Komplexchemische Verhalten der Kieselsäure (دكتوراه) (باللغة الألمانية). جامعة فريدريش شيلر في جينا .
  25. 1 2 فان بلادرين، أ؛ فان جيست، J؛ فريج، أ (ديسمبر 1992). “مجالات السيليكا الغروية أحادية التشتت من رباعي الكوكسي سيلان: تكوين الجسيمات وآلية النمو”. مجلة الغروانية وعلوم الواجهة . 154 (2): 481– 501. بيب كود : 1992JCIS..154..481V . سيتيسيركس 10.1.1.531.1922 . دوى : 10.1016/0021-9797(92)90163-G . 
  26. 1 2 فان هيلدن، أ.ك.؛ جانسن، ج.و.؛ فريج، أ. (يونيو 1981). "تحضير وتوصيف تشتتات السيليكا أحادية التشتت الكروية في مذيبات غير مائية". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 81 (2): 354-368 . Bibcode : 1981JCIS...81..354V . doi : 10.1016/0021-9797(81)90417-3 .
  27. ↑ بويسير، سيدريك؛ لاربو، أندريه؛ بورغو، كلودي؛ بروزيه، إريك؛ بونتون، كليفورد أ. (أكتوبر 2001). "دراسة لآلية تجميع السيليكا المسامية المتوسطة MSU-X في خطوتين". كيمياء المواد . 13 (10): 3580-3586 . doi : 10.1021/cm011031b .
  28. ↑ سوغيموتو، تاداو (2006). "تكوين ونمو الجسيمات أحادية التشتت: الآليات". في سوماسونداران، ب. (محرر). موسوعة علوم الأسطح والغرويات . المجلد 7 ( الطبعة الثانية). مطبعة سي آر سي . الصفحات 4257-4270 . ISBN    9780849395741.
  29. ↑ ماتسوكاس، ثيميس؛ غولاري، أردوغان (أكتوبر 1989). "نمو إضافة المونومر مع خطوة بدء بطيئة: نموذج نمو لجزيئات السيليكا من الألكوكسيدات". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 132 (1): 13-21 . Bibcode : 1989JCIS..132...13M . doi : 10.1016/0021-9797(89)90210-5 . hdl : 2027.42/27723 .
  30. ↑ ماتسوكاس، ثيميس؛ غولاري، أردوغان (سبتمبر 1991). "إعادة النظر في التوزيعات ذاتية التحديد - تعدد التشتت في النمو عن طريق إضافة المونومر". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 145 (2): 557-562 . Bibcode : 1991JCIS..145..557M . doi : 10.1016/0021-9797(91)90385-L .
  31. 1 2 3 بوغوش، جي إتش؛ زوكوسكي، سي إف (مارس 1991). "ترسيب جزيئات السيليكا المتجانس: نموذج نمو تجميعي". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 142 (1): 19-34 . Bibcode : 1991JCIS..142...19B . doi : 10.1016/0021-9797(91)90030-C .
  32. 1 2 3 4 5 لي، كانغتايك؛ ساتياغال، أرون ن.؛ ماكورميك، ألون ف. (ديسمبر 1998). "نظرة فاحصة على نموذج تجميع عملية ستوبر". الغرويات والأسطح أ: الجوانب الفيزيائية والكيميائية والهندسية . 144 ( 1-3 ): 115-125 . doi : 10.1016/S0927-7757(98)00566-4 .
  33. ↑ بوكاري، هـ.؛ لين، ج. س.؛ هاريس، م. ت. (أكتوبر 1997). "دراسة تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة لتكوين جزيئات السيليكا الغروية من الألكوكسيدات: جزيئات أولية أم لا؟". مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 194 (2): 311-318 . Bibcode : 1997JCIS..194..311B . doi : 10.1006/jcis.1997.5112 . PMID 9398411 . 
  34. ↑ سميث، ديفيد د.؛ سيبيل، لوران؛ كرونيس، ريموند ج.؛ هانت، آرلون ج.؛ أولدنبورغ، ستيفن ج.؛ وولف، دانيال؛ هالاس، نعومي ج. (ديسمبر 2000). "تأثير انعدام الجاذبية على نمو هياكل السيليكا النانوية". لانغمير . 16 (26): 10055-10060 . doi : 10.1021/la000643s . hdl : 2060/20010057257 . S2CID 97817904 . 
  35. ↑ فوغلسبرغر، وولفرام؛ سيدل، أندرياس؛ بريير، تيلو (أبريل 2002). "حركية تكوين جزيئات المحلول الغرواني كدالة لدرجة الحموضة، دُرست بقياسات اللزوجة في محاليل السيليكا". لانغمير . 18 (8): 3027-3033 . doi : 10.1021/la0114878 .
  36. 1 2 غرون، مايكل؛ لاور، إيريس؛ أونغر، كلاوس ك. (مارس 1997). "تخليق كريات بحجم الميكرومتر ودون الميكرومتر من أكسيد MCM-41 المسامي المرتب" . المواد المتقدمة . 9 (3): 254-257 . Bibcode : 1997AdM.....9..254G . doi : 10.1002/adma.19970090317 . S2CID 135537204 . 
  37. 1 2 3 4 ليو، شيكوان؛ لو، لينغتشاو؛ يانغ، تشونغشي؛ كول، بيغي؛ فانسان، إتيان ف. (يونيو 2006). "دراسات إضافية حول طريقة ستوبر المعدلة لـ MCM-41 الكروي". كيمياء وفيزياء المواد . 97 ( 2-3 ): 203-206 . doi : 10.1016/j.matchemphys.2005.09.003 .
  38. 1 2 كامبارا، كوميكو؛ شيمورا، ناوكي؛ أوغاوا، ماكوتو (2007). "توليفات واسعة النطاق لجزيئات السيليكا الكروية النانوية ذات السطح السطحي بواسطة طريقة ستوبر" . مجلة جمعية السيراميك في اليابان . 115 (1341): 315–318 . دوى : 10.2109/jcersj.115.315 .
  39. ↑ فاكاسي، ر.؛ فلات، ر. ج.؛ هوفمان، هـ.؛ تشوي، ك. س.؛ سينغ، ر. ك. (يوليو 2000). "تخليق كريات السيليكا المسامية الدقيقة" . مجلة علوم الغرويات والأسطح البينية . 227 (2): 302-315 . Bibcode : 2000JCIS..227..302V . doi : 10.1006/jcis.2000.6860 . PMID 10873314 . 
  40. 1 2 هيرد، هيذر؛ غانديهاري، حميد رضا (2016). "الخصائص التركيبية والسمية لمواد السيليكا النانوية لتطبيقات التصوير وإيصال الأدوية" . في سيثارامان ، بالاجي (محرر). دليل المواد النانوية الحيوية . مطبعة سي آر سي . ص 6-4 . ISBN  9781420094671.
  41. ↑ لو، آن-هوي؛ هاو، غوانغ-بينغ؛ صن، تشيانغ (19 سبتمبر 2011). "هل يمكن إنتاج كرات الكربون باستخدام طريقة ستوبر؟". Angewandte Chemie International Edition . 50 (39): 9023–9025 . Bibcode : 2011ACIE...50.9023L . doi : 10.1002/anie.201103514 . PMID 21919134 . 
  42. ↑ "الهلام الهوائي - الدخان الأزرق الغامض" (ملف PDF) . مختبر الدفع النفاث ، ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 نوفمبر 2016 .
  43. 1 2 3 "المواد الهلامية الهوائية تعزل ضد درجات الحرارة القصوى" . برنامج نقل التكنولوجيا المنبثقة عن وكالة ناسا . 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 ديسمبر 2016 .
  44. ↑ تعريفات المصطلحات المتعلقة ببنية ومعالجة المحاليل الغروية، والهلاميات، والشبكات، والمواد الهجينة غير العضوية-العضوية (توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية 2007) . المجلد 79. 2007. الصفحات 1801-1829 . doi : 10.1351/goldbook.A00173 . ISBN   978-0-9678550-9-7.{{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  45. وودز ، توري ( 28 يوليو 2011). "الهلاميات الهوائية: أرق وأخف وأقوى" . مركز جلين للأبحاث ، ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 نوفمبر 2016 .
  46. ↑ ناسا (7 مايو 2002). "موسوعة غينيس للأرقام القياسية تُعلن عن مادة الأيروجيل من مختبر الدفع النفاث كأخف مادة صلبة في العالم" . مختبر الدفع النفاث . مؤرشف من الأصل في 25 مايو 2009. تم الاطلاع عليه في 25 مايو 2009 .
  47. ↑ إيغرتر، ميشيل أ.؛ ليفنتيس، نيكولاس؛ كوبيل، ماتياس م.، محرران. (2011). دليل الهلاميات الهوائية . التطورات في المواد والتقنيات المشتقة من طريقة سول-جل. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ISBN 9781441975898.
  48. 1 2 ميدور، ماري آن ب. (2011). "تحسين الخصائص المرنة للهلاميات الهوائية المدعمة بالبوليمر" . في: إيغرتر، ميشيل أ.؛ ليفنتيس، نيكولاس؛ كوبيل، ماتياس م. (محررون). دليل الهلاميات الهوائية . التطورات في المواد والتقنيات المشتقة من سول-جل. سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 315-334 . doi : 10.1007/978-1-4419-75898-8_15 (غير نشط في 1 يوليو 2025). ISBN  9781441975898.{{cite book}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  49. ↑ مكلنبورغ، ماتياس (2012). "الأيروجرافيت: مادة أنابيب كربونية دقيقة فائقة الخفة والمرونة ذات جدران نانوية وأداء ميكانيكي متميز". المواد المتقدمة . 24 (26): 3486-3490 . Bibcode : 2012AdM....24.3486M . doi : 10.1002/adma.201200491 . PMID 22688858. S2CID 2787227 .  
  50. ↑ "إنتاج هلام هوائي فائق الخفة في مختبر بجامعة تشجيانغ" . جامعة تشجيانغ . 19 مارس 2013. مؤرشف من الأصل في 23 مايو 2013. تم الاطلاع عليه في 21 نوفمبر 2016 .
  51. ↑ ويتوام، رايان (26 مارس 2013). "هلام الجرافين هو أخف مادة في العالم" . geek.com . مؤرشف من الأصل في 27 مارس 2013. تم الاطلاع عليه في 21 نوفمبر 2016 .
  52. ↑ غاو، ويهونغ؛ ريغوت، موريل؛ أوينز، هيو (ديسمبر 2016). "التحكم السهل في جسيمات السيليكا النانوية باستخدام طريقة جديدة لتغيير المذيب لتصنيع بلورات ضوئية اصطناعية من الأوبال" . مجلة أبحاث الجسيمات النانوية . 18 (12): 387. Bibcode : 2016JNR....18..387G . doi : 10.1007/ s11051-016-3691-8 . ISSN 1388-0764 . PMC 5161756. PMID 28042282 .   
  53. ↑ إي. أناشكوف، سفيتوسلاف؛ فاسيليفا تسانوفا، بينكا (أكتوبر 2009)، تحضير الأوبال المباشر ثنائي الأبعاد عن طريق التجميع المتحكم فيه لكريات السيليكا