Pesquisadores chineses desenvolveram um método de polimerização interfacial em emulsão para fabricar partículas de Janus exibindo anisotropia química e topológica. Os resultados foram publicados na revista Avanços da Ciência em um artigo intitulado "Uma estratégia geral para sintetizar partículas de Janus quimicamente e topologicamente anisotrópicas."

Os materiais em partículas de polímero têm um efeito notável na vida diária, em grande parte devido à topologia e química de superfície das partículas de polímero. A polimerização por emulsão é uma técnica tradicionalmente líder de síntese de partículas. Contudo, geralmente produz partículas esféricas devido à tensão superficial, representando um desafio para o ajuste fino da topologia e da química das partículas.

Para superar a limitação da tensão superficial, pesquisadores do Instituto Técnico de Física e Química da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram recentemente uma abordagem geral de polimerização interfacial em emulsão para sintetizar uma grande variedade de partículas de Janus com anisotropia topológica e química controlável. No estudo, eles escolheram usar um sistema de emulsão de óleo em água típico - estireno (St) e divinil benzeno (DVB) em emulsão de água - no qual monômeros hidrofílicos (por exemplo, ácido acrílico (AA) ou acrilamida (AM)) foram introduzidos como moléculas de ancoragem. A polimerização foi inicialmente projetada para ocorrer dentro de uma gota de óleo.

Os pesquisadores descobriram que um núcleo de partícula poderia ser produzido dentro de gotículas de óleo e o núcleo de partícula se moveria em direção à interface óleo / água. Os monômeros de ancoragem hidrofílicos na fase de água externa poderiam então entrar em contato com o núcleo da partícula e ser iniciados para polimerizar, desencadear a polimerização de ancoragem interfacial. Na interface, com base no princípio do potencial químico igual em equilíbrio, copolimerização preferencial de AA, St e DVB ocorreram ao longo da interface em duas direções, resultando na formação de partículas de Janus em forma de lua crescente.

A simulação teórica dos pesquisadores sugeriu consistentemente o crescimento preferencial, semelhante ao que eles obtiveram no experimento. Este novo método irá expandir significativamente a utilidade das partículas de Janus, criando novas oportunidades em uma ampla variedade de aplicações, variando do meio ambiente à saúde, especialmente naqueles que envolvem separação óleo-água e detecção biológica.

A abordagem pode produzir partículas de Janus com topologias anisotrópicas e anfifilicidade (Fig.2). A abordagem de polimerização em emulsão dos pesquisadores produziu aproximadamente 5 g de partículas Janus uniformes em um lote, fornecendo uma maneira eficaz de sintetizar partículas de Janus em grande escala.

A técnica pode ser usada para polimerizar monômeros de vinil, incluindo carga positiva, os de carga neutra e negativa, enriquecendo enormemente a comunidade de partículas de Janus. Este método também pode ser expandido para a fabricação de grandes áreas de atuadores de filme Janus bidimensionais.