Selbstassemblierung

Der Begriff Selbstassemblierung (engl. Self-assembly ), ist bislang nicht einheitlich festgelegt und wird daher in den unterschiedlichen Zusammenhängen sehr unterschiedlich definiert. This after the way together the according affordable abgrenzung gegen den begriff Selbstorganisation , so dass die Verwendung anderer Begriffen möglich ist. [1] [2] Für die folgende Definition und Klassifikation wurden Definitionen zur natürlichen Weisheitsliteratur gegeben.Literatur und Ausdrücke sind so lohnend, dass das Ende der Abgrenzung ermöglicht wird.

Definition

Der Begriff Selbstassemblierung bezieht sich auf Beschaffenheit und der Prozess muss Erbil Dung, sterben autonom ohne auch äußerliche Einwirkungen Wie z. B. dirigierend Durch menschlich Eingriffe, Ablauf. Gegenüber begriffen Wie Formierung , Ausbildung oder Templating (Deutsch: ETWA matrixunterstützte, matrixgeleitete anordnung ) in Denen Ausschließlich Prozess Vereint Werden, sterben von außen auf ein System – und einwirken SOMIT über externe Informationen aus der Umwelt Bestimmt Form oder Muster Prager, ist der Begriff Selbstassemblierung Durch folgende Krite Galerien abgegrenzt: [3]

  • Der Prozess setzt einen bereit vorhandenen, separaten Komponenten (z. B. Moleküle ) ein.
  • Das Plan Ergebnis ist ein Produkt der Informationen, sterben einzelne Komponente selbst Enthält die (z. B. Ladung , Masse , Gestalt, Oberflächeneigenschaften) und dabei für Derens Gegenseitige Wechselwirkungen bestimmend Ist.

Im anglistischen Raum unterscheidet man, der sowohl „Selbstorganisation“ als auch „Selbstorganisation“, auch „Selbstassemblierung“ und „Selbstorganisation“ abwickelt. Während Selbstorganisation, die Bildung von Nichtgleichgewicht-Strukturen (keine thermodynamischen Minimalstrukturen) beschreibt, beschreibt die Selbstassemblierung der Bildung von Thermodynamischen Minimalen Strukturen. [4]In der Literatur wird diese Definition – Beide Begriffe wurden stark fehlgeleitet. Zugleicht trigiters biologisteren systems vaak eine Combinatie beider Mechanisms auf. Aktin-Polymerisation zu Aktinfilamente beispiel für Selbstorganisation ist die (Notwendig ist ATP), das sterben Strukturbildung im Ungleichgewicht Erliegen. Selbstassemblierung ist zum Beispiel bei der Kristallisation zu beobachten, zur minimalen Minimalstruktur Kristall zusammengebaut werden.

Klassifikation

Nach of this begrifflichen Festlegung Kann addition Eine Klassifizierung in verschiedene Art von Selbstassemblierung vorgenommen Werden (in Anlehnung an, [3] Wobei between Definition nicht dort sterben geordneten und Komplex Systemen unterscheidet, so Dass Hier die Definition um den Aspekt Symmetrie ergänzt Wurde)

  • Statische Selbstassemblierung : Symmetrische Strukturen, die global oder lokal thermodynamisch sind, Gleichgewichtszustand aufnehmen.
  • Dynamische Selbstassemblierung : Organisierte Strukturen in Systemen mit disziplinären Strukturen , die symmetrische Strukturen sind, können am unteren Ende der Energie gefunden werden.
  • Matrixunterstützte Selbstassemblierung Der Ausschließlich Struktur wird nicht von den Interaktionen Zwischen der Komponente Bestimmt, Sondern Auch Durch Regelmässig Muster in der Umgebung des System (z. B. Struktur Einer Kristalloberfläche ).

Von großer bedeutung für Eine Technologische nutzung der Selbstassemblierung ist möglichkeit sterben, Durch Die Auswahl BZW. das Design – die Komponente Derens Interaktion und DAMIT das Plan Ergebnis der Selbstassemblierung zu beeinflussen. In BEZUG auf Nanotechnologien kommen als Komponente Atome , Molekula oder Nanopartikel in betracht, Wobei insbesondere bei Molekula Durch Die möglichkeit des Chemischen Designs ein großer Spielraum eine Variabilität , wo Interaktionen zugänglich ist. Tret – Molekül als Komponente in Erscheinung, Wurde in Veröffentlichungen , wo gelegentlich Terminus Molekulare Selbstassemblierung angewandt (z. B. in [3]), ohne between Molekulare undsupramolekulare Assoziationen zu unterscheiden. Über das Folgende: Unterschieden zu werden: [1]

  • Molekulare Selbstassemblierung : Molecular Verbindet sich zu Einer kovalente Struktur, Wobei jedoch ein Gewiss Grad eine Reversibilität der verbindung bei der Entstehung des Aggregates gegeben ist. Dabei Handelt es sich z. B. um makropolyzyklische Struktur Wie ETWA Porphyrin und Phthalocyanin .
  • Supramolekulare Selbstassemblierung : Molecular Assoziiert sie spontane Durch nicht-kovalente Wechselwirkungen (z B.. Wasserstoffbrückenbindungen , Van-der-Waals – Wechselwirkungen ) zu reversibles System. Dazu zählen z. B. Organische Filme oder Zellmembranen .

Abgrenzung zum Begriff Selbstorganisation 

Wenn mit der Definition Diesen Begriff Selbstassemblierung relativ Wiese eingegrenzt ist, sich daraus Ergibt Auch Eine möglichkeit , wo Abgrenzung zum Begriff Selbstorganisation . Dies ist Geist Böschung , ideal für autonome Struktur visuelle Prozess Unter dem Aspekt der Komplexität betrachtet werden: Prozess, zu Einer Komplexitätsentwicklung Führen, lassen sich von Sölch ohne Komplexitätsentwicklung Trenner und so begrifflich verschieden zuordnen sterben.

Um Komplexität als prinzipiell messbare Größe erfassbar zu machen, DAMIT Eine Eindeutig Aussage über Derens Veränderungen Möglich ist, Kann sie als ein Maß Dafür Definiert Werden, Wieviel Informationen minde Freundes über den Zustand Eines Prozess benötigt Wird, um Dessen zukünftig verhalten vorher zu can (SOG. statistische Komplexität). [2] [5]

Auf Grund dieser Definition kann als selbstorganisierend angesehen werden, und statistische Komplexität in Abhängigkeit von der Zeit setzt. [2]

Reine Selbstassemblierung Liesse sich DAMIT unter Berücksichtigung sehr oben genannten Hinweis Male Durch das Fehl Wacholder Komplexitätsausbildung und -Entwicklung bereit von Selbstorganisation Trenner: Bei Durch Selbstassemblierung entstandenen Systemen Erlaubt sterben Eines Informationen über Elemente der zugleich Vorhersage über das verhalten und sterben Position große other Elemente sterben, dann es sich um hochgeordnete verb Handelt sterben Symmetrieausbilden. Demgegenüber lassen gebrochene Symmetrie, sterben jedoch noch nicht chaotisch Sind, Komplexität zu: ist nicht ausreichend der Struktur Die allein über Informationen EINEN Teil, um sterben Eigenschaften und das verhalten von other Teilen vorherzusagen. Komplexität als ein merkmal von Selbstorganisation Bild und Entwickeln dich Zwischen Ordnung und Unordnung – Im Grenzbereich zum Chaos ( Rand des Chaos , [6] ) , wobei z. B. entwickelt, wenn sich Systeme vom thermodynamischen Gleichgewicht entfernen und dabei Instabilitäten erhalten.

Quellen

  1. ↑ Hochspringer nach:a b Jean-Marie Lehn: Supramolekulare Chemie: Konzepte und Perspektiven. VCH, Weinheim, Deutschland, 1995, ISBN 978-3-527-29311-7 .
  2. ↑ Hochspringen nach:a c Cosma R. Shalizi, Kristina L. Shalizi: Quantifizierung der Selbstorganisation in zyklischen zellulären Automaten . In: Proceedings von SPIE . Band 5114, 2003, ISSN  1996-756X , S. 108-117, doi : 10.1117 / 12.485805 .
  3. ↑ hochspringen nach:a c G. M. Whitesides, B. Grzybowski: Selbstorganisation auf allen Skalen . In: Wissenschaft 295, 2002, S. 2418, doi: 10.1126 / science.1070821 .
  4. Hochspringen↑ Für Eine Umfangreiche Diskussion der Unter Scheidung Arbeiter Begriffe siehe: Halley, JD und Winkler, DA: Konsistente Konzepte der Selbstorganisation und Selbstorganisation . In: Komplexität . 14, 2008, S. 10. doi : 10.1002 / cplx.20235 .
  5. Hochspringen↑ CR Shalizi, JP Crutchfeld: Computergestützte Mechanik: Muster und Vorhersage, Struktur und Einfachheit . In: Zeitschrift für Statistische Physik 104, 2002, S. 817, arxiv : cond mat / 9907176v2 .
  6. Hochspringen↑ SA Kauffman: Die Ursprünge der Ordnung: Selbstorganisation und Selektion in der Evolution . Oxford University Press, New York, 1993, ISBN 978-0-19-505811-6 .

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