El mecanismo de polimerización interfacial en emulsión para producir partículas de Janus. Crédito:Dr. FAN Junbing
Investigadores chinos han desarrollado un método de polimerización interfacial en emulsión para fabricar partículas de Janus que exhiben anisotropía química y topológica. Los resultados fueron publicados en la revista Avances de la ciencia en un artículo titulado "Una estrategia general para sintetizar partículas de Janus química y topológicamente anisotrópicas".
Los materiales de partículas poliméricas tienen un efecto notable en la vida diaria, en gran parte debido a la topología y la química superficial de las partículas de polímero. La polimerización en emulsión es una técnica de síntesis de partículas líder tradicionalmente. Sin embargo, generalmente produce partículas esféricas debido a la tensión superficial, planteando un desafío para afinar la topología y la química de las partículas.
Para superar la limitación de la tensión superficial, Investigadores del Instituto Técnico de Física y Química de la Academia de Ciencias de China desarrollaron recientemente un enfoque general de polimerización interfacial en emulsión para sintetizar una gran variedad de partículas de Janus con anisotropía topológica y química controlable. En el estudio, eligieron utilizar un sistema típico de emulsión de aceite en agua, estireno (St) y divinilbenceno (DVB) en emulsión de agua, en el que los monómeros hidrófilos (p. ej., ácido acrílico (AA) o acrilamida (AM)) se introdujeron como moléculas de anclaje. La polimerización se diseñó inicialmente para que ocurriera dentro de una gota de aceite.
La síntesis y caracterización de las partículas de Janus. Crédito:Dr. FAN Junbing
Los investigadores encontraron que se podría producir un núcleo de partículas dentro de las gotas de aceite y que el núcleo de las partículas se movería hacia la interfaz aceite / agua. Los monómeros de anclaje hidrófilos en la fase de agua externa podrían entrar en contacto con el núcleo de la partícula y comenzar a polimerizar. desencadenando la polimerización de anclaje interfacial. En la interfaz, basado en el principio de igual potencial químico en equilibrio, copolimerización preferencial de AA, St y DVB ocurrieron a lo largo de la interfaz en dos direcciones, resultando en la formación de partículas de Janus en forma de luna creciente.
La simulación teórica de los investigadores sugirió consistentemente un crecimiento preferencial, similar a lo que obtuvieron en el experimento. Este nuevo método ampliará significativamente la utilidad de las partículas de Janus, creando nuevas oportunidades en una amplia variedad de aplicaciones, que van desde el medio ambiente hasta la salud, especialmente en los que implican la separación de aceite y agua y la detección biológica.
El enfoque puede producir partículas de Janus con topologías anisotrópicas y anfifilicidad (Figura 2). El enfoque de polimerización en emulsión de los investigadores produjo aproximadamente 5 g de partículas de Janus uniformes en un lote, proporcionando una forma eficaz de sintetizar partículas de Janus a gran escala.
La técnica se puede utilizar para polimerizar monómeros de vinilo, incluyendo cargados positivamente, los cargados neutra y cargados negativamente, enriqueciendo enormemente la comunidad de partículas de Janus. Este método también se puede ampliar a la fabricación de grandes superficies de actuadores de película Janus bidimensionales.
