Le mécanisme de polymérisation interfaciale en émulsion pour produire des particules de Janus. Crédit :Dr FAN Junbing
Des chercheurs chinois ont développé une méthode de polymérisation interfaciale en émulsion pour fabriquer des particules de Janus présentant une anisotropie chimique et topologique. Les résultats ont été publiés dans la revue Avancées scientifiques dans un article intitulé "Une stratégie générale pour synthétiser des particules de Janus chimiquement et topologiquement anisotropes".
Les matériaux à particules polymères ont un effet notable sur la vie quotidienne, en grande partie en raison de la topologie et de la chimie de surface des particules de polymère. La polymérisation en émulsion est une technique de synthèse traditionnellement leader pour les particules. Cependant, il produit généralement des particules sphériques en raison de la tension superficielle, posant un défi pour affiner la topologie et la chimie des particules.
Pour surmonter la limitation de la tension superficielle, des chercheurs de l'Institut technique de physique et de chimie de l'Académie chinoise des sciences ont récemment mis au point une approche générale de polymérisation interfaciale en émulsion pour synthétiser une grande variété de particules Janus avec une anisotropie topologique et chimique contrôlable. Dans l'étude, ils ont choisi d'utiliser un système d'émulsion huile-dans-eau typique - styrène (St) et divinylbenzène (DVB) en émulsion eau - dans lequel des monomères hydrophiles (par exemple, l'acide acrylique (AA) ou l'acrylamide (AM)) ont été introduits comme molécules d'ancrage. La polymérisation a été initialement conçue pour se produire à l'intérieur d'une gouttelette d'huile.
La synthèse et la caractérisation des particules de Janus. Crédit :Dr FAN Junbing
Les chercheurs ont découvert qu'un noyau de particules pouvait être produit à l'intérieur de gouttelettes d'huile et que le noyau de particules se déplacerait vers l'interface huile/eau. Les monomères d'ancrage hydrophiles dans la phase aqueuse externe pourraient alors entrer en contact avec le noyau de la particule et être initiés à polymériser, déclencher la polymérisation d'ancrage interfacial. Sur l'interface, basé sur le principe du potentiel chimique égal à l'équilibre, copolymérisation préférentielle de l'AA, St et DVB se sont produits le long de l'interface dans deux directions, entraînant la formation de particules de Janus en forme de croissant de lune.
La simulation théorique des chercheurs a systématiquement suggéré une croissance préférentielle, similaire à ce qu'ils ont obtenu dans l'expérience. Cette nouvelle méthode élargira considérablement l'utilité des particules Janus, créer de nouvelles opportunités dans une grande variété d'applications, allant de l'environnement à la santé, en particulier dans ceux impliquant la séparation huile-eau et la détection biologique.
L'approche peut produire des particules de Janus avec des topologies anisotropes et une amphiphilie (Fig.2). L'approche de polymérisation en émulsion des chercheurs a produit environ 5 g de particules de Janus uniformes en un seul lot, fournissant un moyen efficace de synthétiser des particules de Janus à grande échelle.
La technique peut être utilisée pour polymériser des monomères vinyliques, y compris chargé positivement, charges neutres et charges négatives, enrichissant grandement la communauté des particules de Janus. Cette méthode peut également être étendue à la fabrication sur de grandes surfaces d'actionneurs à film Janus bidimensionnels.
