частицы Янусы иначе частицы-янусы; «двуликие» частицы (англ. Janus particles) —

разновидность полифункциональных микро- или наноразмерных частиц, состоящих из двух и более частей разного химического состава и/или формы, с отличающимися свойствами поверхности и/или объема.

Описание

Частицы, обладающие различными свойствами составляющих их частей, получили свое название по имени двуликого римского бога Януса. В общем случае термин «янус» используется для описания составных частиц, части которых различаются химической природой и/или полярностью. В течение последних 20 лет термин «янус» также использовался при описании асимметричных дендримерных макромолекул и мономолекулярных мицелл в растворах. При этом основное внимание уделялось твердым и устойчивым структурам-янусам, т. е. частицам сложного строения, асимметрия которых обусловлена различием поверхностных химических групп. Необходимо отметить, что в отличие от частиц ядро-оболочка, где с внешней средой ядро не контактирует, все составные части частицы Януса контактируют с внешней средой.

В последние годы все более активно изучаются бифункциональные частицы, в которых асимметрия определяется не только химическим составом половинок, но и их формой. Все эти частицы образуют большое семейство асимметричных или анизотропных частиц, к которым относятся, например, частицы в форме гантели, снеговика, желудя, а также частицы, одна из полусфер которой напоминает малину.

В общем случае, бифункциональные (и подобные им) частицы получают путем асимметризации исходных симметричных частиц, т. е. путем проведения определенных химических или физико-химических процессов, позволяющих изменить симметрию элементов частиц-прекурсоров. Такие подходы могут быть разделены на 4 группы:

Амфифильные частицы-янусы, образованные гидрофильной и гидрофобной полусферами, могут быть полезны для стабилизации эмульсий типа «вода в масле» и «масло в воде». Было показано, что частицы с промежуточной гидрофобностью являются наиболее эффективными стабилизаторами капель масла и воды субмикронного диаметра, причем такие эмульсии устойчивы в течение нескольких лет.

Если на поверхности частиц-янусов присутствуют химические группы, позволяющие локализовать отрицательные заряды на одной полусфере и положительные на другой, то в таких частицах наблюдается гигантский дипольный момент, вследствие чего частицы могут поворачиваться в зависимости от полярности электрического поля, и становится возможным дистанционное управление ими.

Если описанные биполярные частицы являются также и бихромными (двухцветными), они могут найти применение в электронных дисплеях, в частности при создании электронной бумаги. Частицы-янусы также могут найти применение для доставки лекарств, в катализе, при создании чувствительных элементов и т.д.

Иллюстрации

а — Частицы-янусы на основе золота и оксида железа. Авторы: N. Popp, Z. Fan, Институт 

а — Частицы-янусы на основе золота и оксида железа. Авторы: N. Popp, Z. Fan, Институт физической химии, Аахен, Германия. © IPC, 2006–2007, www.ipc.rwth-aachen.de/groups/ipc-rwth/ak-boeker/research/research-interests.html; б — схематическое изображение бифункциональных частиц. Авторы: A. Perro, S. Reculusa, S. Ravaine, E. Bourgeat-Lami, E. Duguet, Университет Бордо I, Таланс, Франция [4].


Авторы

  • Вересов Александр Генрихович
  • Шляхтин Олег Александрович
  • Гольдт Анастасия Евгеньевна

Источники

  1. Nano World: Two-faced Janus nanoparticles // PhysOrg.com, 2003–2009. — http://physorg.com/news6811.html (дата обращения: 11.11.2009).
  2. Janus particle // Wikipedia, the free Encyclopedia. — http://en.wikipedia.org/wiki/Janus_particle (дата обращения: 11.11.2009).
  3. Walther A., Muller A. // Soft Matter. 2008. V. 4. P. 663–668.
  4. Perro A., Reculusa S., Ravaine S. et al. Design and synthesis of Janus micro- and nanoparticles // J. Mater. Chem. 2005. V. 15. P. 3745–3760.

Напишите нам