Emulsionsgränssnittspolymerisationsmekanismen för framställning av Januspartiklar. Upphovsman:Dr FAN Junbing
Kinesiska forskare har utvecklat en emulsionsgränssnittspolymeriseringsmetod för att tillverka Janus -partiklar som uppvisar kemisk och topologisk anisotropi. Resultaten publicerades i tidningen Vetenskapliga framsteg i en artikel med titeln "En allmän strategi för att syntetisera kemiskt och topologiskt anisotropa Januspartiklar."
Polymerpartikelmaterial har en anmärkningsvärd effekt på det dagliga livet, till stor del på grund av topologi och ytkemi hos polymerpartiklar. Emulsionspolymerisation är en traditionellt ledande syntesteknik för partiklar. Dock, det producerar vanligtvis sfäriska partiklar på grund av ytspänning, utgör en utmaning för att finjustera partiklarnas topologi och kemi.
För att övervinna begränsningen av ytspänning, forskare från Technical Institute of Physics and Chemistry vid den kinesiska vetenskapsakademien har nyligen utvecklat en allmän emulsionsgränssnittspolymerisationsmetod för att syntetisera ett stort antal Januspartiklar med kontrollerbar topologisk och kemisk anisotropi. I studien, de valde att använda ett typiskt olja-i-vatten-emulsionssystem-styren (St) och divinylbensen (DVB) i vattenemulsion-i vilka hydrofila monomerer (t.ex. akrylsyra (AA) eller akrylamid (AM)) infördes som förankringsmolekyler. Polymerisationen utformades initialt för att inträffa inuti en oljedroppe.
Syntesen och karakteriseringen av Januspartiklarna. Upphovsman:Dr FAN Junbing
Forskarna fann att en partikelkärna kunde produceras inuti oljedroppar och partikelkärnan skulle röra sig mot olje/vatten -gränssnittet. De hydrofila förankringsmonomererna i den yttre vattenfasen kan sedan komma i kontakt med partikelkärnan och initieras för att polymerisera, utlöser gränssnittsförankringspolymerisation. På gränssnittet, baserad på principen om lika kemisk potential vid jämvikt, föredragen sampolymerisering av AA, St och DVB inträffade längs gränssnittet i två riktningar, vilket resulterar i bildandet av halvmåneformade Januspartiklar.
Forskarnas teoretiska simulering föreslog genomgående förmånlig tillväxt, liknande det de fick i experimentet. Denna nya metod kommer att avsevärt utöka nyttan av Januspartiklar, skapa nya möjligheter i en mängd olika applikationer, allt från miljö till hälsa, särskilt hos dem som involverar olje-vatten-separation och biologisk detektion.
Tillvägagångssättet kan producera Janus -partiklar med anisotropa topologier och amfifilicitet (figur 2). Forskarnas metod för emulsionspolymerisering producerade cirka 5 g enhetliga Janus -partiklar i en sats, ger ett effektivt sätt att syntetisera Janus -partiklar i stor skala.
Tekniken kan användas för polymerisering av vinylmonomerer, inklusive positivt laddade, neutralt laddade och negativt laddade, mycket berikar gemenskapen av Januspartiklar. Denna metod kan också utökas till stor yta av tvådimensionella Janus filmaktuatorer.