Американские и канадские исследователи изучили характеристики поверхностного натяжения янус-частиц на границе двух жидкостей. Оказалось, что их стабильность можно регулировать изменением расположения в пространстве. Новые результаты будут полезны в изготовлении инженерных интерфейсов. Исследование опубликовано в журнале Physics of Fluids.
Частицы Януса (янус-частицы, частицы-янусы, «двуликие» частицы) названы в честь двуликого римского бога Януса. Это частицы, которые обладают поверхностями с двумя или более различными физико-химическими свойствами. Они были обнаружены 30 лет назад, в 1991 году, описав новые качества и преимущества. Благодаря своей необычной «асимметрии» частицы Януса показывают уникальные молекулярные свойства. Они используются в самых разных сферах, от биомедицины до водоотталкивающих текстилей.
В новом исследовании специалисты изучили вращательную диффузию наночастиц на границе двух несмешивающихся жидкостей. Это граница, на которой сталкиваются две жидкости, которые либо не смешиваются вовсе, либо не достигают однородности. Для этого эксперимента ученые использовали динамику диссипативных частиц (DPD) — метод моделирования для динамических и реологических свойств простых и сложных жидкостей.
Ученые сосредоточились на кластере сферических частиц, которые помогают создать жесткий корпус янус-частиц. Моделирование помогло понять, как наночастицы ведут себя с различными покрытиями и размерами на границе двух жидкостей (вода и масло). Оказалось, что большое влияние оказывает их форма — она отвечает за ориентацию и мобильность. «В результате эти различные индивидуальные реакции изменяют поверхностное натяжение всей системы, что влияет на реологию и, следовательно, на технологические схемы», — комментирует Джованниантонио Натале из Университета Калгари (Канада).
Поверхностное натяжение уменьшалось при горизонтальном расположении покрытий. Это происходило из-за того, что частицы оказывались более стабилизированными в подобном положении. Это означает, что стабильные и нестабильные эмульсии можно получать без изменения химического состава поверхности янус-частиц. Результаты новой работы дают фундаментальное представление о динамике анизотропных броуновских частиц на границах раздела. Новые открытия могут быть полезны в проектировании и изготовлении инженерных интерфейсов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
