Thermodynamik und Kinetik in der Nanosynthese

Ein Werkzeug aus Stein kann möglicherweise durch Zufall entdeckt werden, aber es erfordert mehr als nur Glück, um ein Auto oder ein Handy zu entwickeln. Mit zunehmenden Fortschritten der Nanowissenschaften verlangt die Synthese der immer aufwendigeren Nanostrukturen nach einem rationalen Design und einem systematischen Ansatz. In diesem Aufsatz plädieren wir für eine Unterscheidung zwischen thermodynamisch und kinetisch kontrollierten Szenarien, oder anders gesagt, nach einer Unterscheidung, ob sich ein Produkt bildet, weil es sich um den stabilsten Zustand handelt oder weil der dahin führende Weg die geringste Barriere aufweist. Unser Ziele sind eine genaue Beschreibung der vielen, gleichzeitig ablaufenden Prozesse bei typischen Nanosynthesen und die Einordnung von mechanistischen Vorschlägen in der Literatur in einen gemeinsamen Rahmen, damit diese sich leichter vergleichen lassen. Vor dem Verstehen steht das Unterscheiden: Bei der Analyse von komplexen Phänomenen der Nanosynthese, wie etwa Wachstum von Nanopartikeln, deren Aggregation oder die Formentwicklung von polymeren Nanostrukturen, ist es von entscheidender Bedeutung, zwischen thermodynamisch und kinetisch kontrollierten Szenarien zu unterscheiden. Die Prozesse werden im Detail untersucht, und mechanistische Vorschläge werden diskutiert.