Com o nome de um deus romano, as partículas Janus referem-se a nanopartículas que possuem superfícies com duas ou mais propriedades físico-químicas distintas.
As nanopartículas especiais foram apresentadas à comunidade científica pelo vencedor do Prêmio Nobel de 1991 Pierre-Gilles de Gennes, que apontou que "objetos com dois lados de molhabilidade diferente têm a vantagem única de se auto-montar densamente em interfaces líquido-líquido" e, consequentemente, , gerando novas estruturas coloidais.

A assimetria química resultante levou à descoberta de novas e incomuns propriedades moleculares, tornando as partículas de Janus relevantes para uma ampla gama de aplicações, desde a biomedicina até têxteis repelentes de água à fabricação de membranas com propriedades ajustáveis.

Em Física dos Fluidos , pesquisadores da Universidade de Calgary, em Alberta, Canadá, usam simulações de dinâmica de partículas dissipativas (DPD) para examinar a difusão translacional de nanopartículas de Janus na interface entre dois fluidos imiscíveis, incapazes de misturar ou atingir homogeneidade.

Concentrando-se em um aglomerado de partículas esféricas usadas para criar um corpo rígido de hastes de Janus, as simulações lançam luz sobre o comportamento dinâmico das nanopartículas, com diferentes revestimentos de superfície e tamanhos, em uma interface água-óleo. A obra revela uma forte influência da sua forma na sua orientação na interface, bem como na sua mobilidade.

“Como resultado, essas respostas individuais variadas modificam a tensão interfacial de todo o sistema, o que afeta a reologia e, portanto, os esquemas de processamento”, disse o coautor Giovanniantonio Natale.

Natale e seus colegas descrevem um efeito de "inclinação e queda" devido à presença de mínimos de energia locais na interface, um efeito que varia com a proporção das hastes Janus e a cobertura da superfície de seus revestimentos.

Mostra-se que a tensão interfacial reduz com o aumento da proporção à medida que as partículas mudam de uma posição vertical para uma orientação inclinada. A tensão diminui quando os revestimentos são horizontais em vez de verticais, pois as partículas são mais estabilizadas em sua orientação.

Em teoria, essas descobertas implicam que as características geométricas das partículas de Janus podem ser modificadas sem que suas químicas de superfície sejam alteradas para produzir emulsões estáveis ​​ou instáveis.

Ao todo, o trabalho fornece uma visão significativa e fundamental sobre a dinâmica e auto-montagem de partículas brownianas anisotrópicas em interfaces, o que pode informar melhor o projeto e a fabricação de interfaces projetadas.

"Além disso, podemos empregar nossas simulações de DPD para otimizar sistemas em nanoescala, onde realizar e caracterizar experimentos geralmente é extremamente desafiador e demorado", disse Natale. + Explorar mais

Novo caminho para a síntese em larga escala de partículas Janus