本書是涉及有關聚合物和金屬顆粒制備合成中反應步驟的化學。它是作為「納米復合結構和分散體（NSD）」系列叢書的第一卷而發表的。雖說本卷的范圍是瞄准金屬顆粒，但它也介紹了聚合物膠體制備的基本知識。這是因存在下列的事實，即無論對聚合物或金屬膠體，其中的反應介質和穩定劑都有相似的作用。本書中，我們將引導讀者了解有關制備非通用膠體顆粒和分散體納米科學的基本知識。本書的目的是總結制備和表征膠體納米顆粒與分散體的基礎及其過程機制，為讀者提供該領域一個系統而本質的圖像。本書將引導讀者進入這一重要的、以聚合物和金屬膠體納米顆粒為基的納米科學領域，並對可區分為納米晶體、納米桿、納米管及納米帶的聚合物、無機及金屬納米材料予以特殊的強調。對不同的合成方法，如乳液法、細乳液法（miniemulsion）、微乳液法（microemulsion），以及在常溫、高溫下的均相與異相成核方法┅┅等，也都進行了討論。
本書不是初學者的一本指南，但初學者可以喜歡本書，甚至在當他們還缺乏對本書主題材料有較深認識情況下。所以本書可以作為剛進入本領域工作者的一般性導論，也可為專家們在尋找其他分支領域的有關信息時提供幫助。雖說我們曾打算：本書主要應是一本廣泛而較全面的評述，但要在一本書內涵蓋所有納米顆粒、納米材料，以及納米工藝學的內容是不可能的。此外，本書所注視的是有機和無機二者，以及它們的雜化體系。對本書最適宜的讀者，應是具有合成經驗的專家。工作在納米顆粒合成領域的科學家們將能直覺地了解這些基本概念，並在較深地進入其中某些主題後，還可從每章的終結處找到一些很好的參考文獻。
對在常溫、高溫下的反相膠束溶液中，合成有機或無機納米材料所用的有機添加物，諸如乳化劑、共乳化劑（co-emulsitier）、表面活性劑、高分子、生物高分子等，在制備聚合物和金屬顆粒時的作用，進行了評論。在合成聚合物和金屬顆粒時的一個巨大挑戰是涉及大的面積和體積比。因此，在介紹各種微細（mini-）和納米顆粒的合成技術時，對於表面修飾以及固體表面的物理化學問題，投入巨大的關注。同時，對有關均相和異相成核的基礎也進行了詳細討論，而對有關控制顆粒尺寸及其化學組分的基礎問題則予以特別關注。此外，本書還注視了有關動力學和熱力學穩定的納米顆粒溶液的問題。
如上所述，本書是從化學家的視角來安排和處理納米科學與納米工藝學的。所以本書對有關的定義、理論、實驗，以及與合成聚合物和金屬顆粒的相關技術，都加以詳細討論。「自下而上」（Bottom-up）的化學方法屬於特殊類別的合成技術。這種「自下而上」的方法之一，就是基於有機前體（precursor）在穩定劑和共穩定劑共同存在條件下的有組織聚集。作為膠體顆粒「制備」中的一個不可或缺的「搭檔」，即相應研究領域中的另一個重要題目是對它們的表征。在本書的某些章節中安排了有關分析方面的內容，如XRD,NMR,TEM,SEM,XPS┅等，並做了簡要的介紹。
關於聚合物膠體科學．我門可以說：目前這一科學分支正處於其應用受到抑制而頗為下利的階段，因此要求不惜代價地去尋找新技術、新材料和新的合成方法。我們對聚台物、金屬．以及半導體膠體納米復合體的進步抱有很高的期望。特殊的例子包括如制備具特殊化學、光學和力學性能的自組裝超順磁（super-paramagnetic）金屬納米顆粒。為了優化這些高性能的納米膠體和納米材料，還要求在納米尺寸和分子水平上精確地控制這些顆粒的尺寸和組分。
本書包括4個章節。第1章（納米工藝和納米材料）是為納米科學、納米工藝學、納米器件、納米構築學、納米晶體，以及納米顆粒等主題內容提供基本背景。納米材料由於存在優良與獨特的光學、電學、磁學、催化、生物學或力學性能，因而可期望它在許多方面加以應用，而這種性質來自對這些材料的納米構築和納米結構做精細的調節。然而，在對納米材料的制作和分析中仍保留某些挑戰和質疑，故還需進一步對探索新型納米構築和納米結構的合成方法及分析方法做大量、持續的努力。具有非常魅力的納米材料世界以及它在多方面的應用，已成為我們生活中的一部分了。
在第2章（聚合物一基納米材料的制備）中，我們總結討論了有關聚合物和聚合物顆粒制備的文獻與數據，其中包括對不飽和單體自由基聚合機制的描述，以及通過它來得到聚合物的分散體系（如膠乳）。可以說，聚合物顆粒（膠乳）的生成機制，既是科學又是技藝。其科學性可以從不飽和單體在多相體系內進行自由基引發聚合的動力學過程來加以說明；而技藝則表現如含有單體、水、乳化劑、引發劑，以及添加劑的不同配方，可以制備出具有不同形狀、尺寸和組成的聚合物顆粒。對具球狀聚合物顆粒及顆粒尺寸分布均一性等問題也進行了評述。同時，也對在膠束體系中聚合物顆粒制備的反應機制，如在乳液、細乳液和微乳液中的聚合問題進行了討論，還以較短的篇幅涉及自由基聚合的反應機制。此外，通過分散聚合，還對較大尺寸的單分散聚合物顆粒的形成，以及聚合物顆粒的組裝現象等進行評述。
第3章（膠體金屬顆粒的制備）的主要內容轉移到粗金屬顆粒的合成。可將大量顆粒制備的方法區分為兩大類，一個是物理方法，而另一個是化學方法。在第一類方法中，金屬納米顆粒可先通過將金屬氣化，再繼而凝聚在不同的支持體上而制得，也可通過諸如膠體磨、超聲波等方法，將大的顆粒粉碎為膠體分散體。在第二類化學方法中，所評論的主要化學方法是，在有利於形成小的金屬簇或聚集體的條件下，金屬離子在溶液中的還原反應。在液相中，化學合成的主要缺點是其穩定性相對較低，因此要求有良好的有機穩定劑的知識。但與此同時，它也使結構以及對整個體系性質的研究變得復雜化了。有關顆粒穩定化的模式，化學方法可區分為兩組，並做了討論。主要的注意力放在由熱力學和動力學控制的顆粒形成過程。在前一種情況下，合成過程包括過飽和、成核，以及後繼的顆粒生長等階段。在動力學過程中，納米顆粒的生成則是通過限制前體（precursor）在成核和生長中的用量而達到的。在有機和水的介質中，許多有關制備與穩定納米尺寸金屬顆粒和納米晶體的方法均已得到開發。其中包括主要是「自下而上」的制備方法。
第4章（膠體顆粒的修飾和鈍化）討論了有關金屬和半導體膠體在「就地」反應，如化學還原、光還原、聚合或熱分解反應中的鈍化問題。以有機物或穩定劑一保護的穩定顆粒的制備，對於納米顆粒某些新性質的研究是十分重要的。已有一系列涉及對鈍化的納米尺寸的金屬，超順磁體、半導體、半金屬（semimetal），以及新型金屬的研究報告。對於在不同的研究和應用中的納米顆粒，不僅必須在尺寸和形狀上的一致，而且還應具有可控的表面化學。鈍化了的金屬和半金屬顆粒及「簇」具有高度的固有重要性，因為它們可表現為類似於簡單的化學物。它們可以被沉淀下來，並能再度溶解，而在性質上不發生明顯的變化。金屬顆粒以及無機顏料在有機相內的包復，可為顆粒提供某些特殊的性質，而裸露的、未經包復的顆粒則並不具有。在金屬和無機顆粒上的有機塗層可強化它與有機助劑間的相容性，減小可能的流失，並保護顆粒表面不被氧化。因此，鈍化可以促進分散性和化學穩定性，以及在水相或有機介質中膠體的穩定性和減小毒性。
（吳世康 譯）
