氢键流体中Janus粒子的过量熵

Janus粒子在结构和性质上的特殊性使其在不同溶剂中呈现出丰富的聚集态结构和相态结构,这与其在溶液中的过量熵密切相关.本文以Janus粒子与氢键流体的稀溶液体系为例,利用经典流体的密度泛函理论研究了氢键流体中Janus粒子的过量熵.首先在极稀条件下给出Janus粒子外氢键流体中的局域密度分布,由此得到Janus粒子与氢键流体的二体分布函数,进而计算了不同情况下的过量熵.在此基础上,阐明了Janus粒子与氢键流体间的相互作用、氢键流体的体相密度、氢键强度和氢键官能度等因素对过量熵的影响.本研究旨在揭示这些因素对过量熵的调控机制,在定量水平上明确Janus粒子在溶液中组装的驱动力,从而为深入研究其聚集态结构提供可借鉴的理论线索.

Pickering乳液模板法制备Janus粒子

"Semi-decoration" of silica particles(so-called Janus particles) with polydimethylamino ethylmethacrylate(PDMAEMA) grafts was carried out using surface-initiated atom transfer radical polymerization(SI-ATRP) based on Pickering emulsion template.ATRP initiator-immobilized silica particles assembled at the interfaces of paraffin oil-in-water emulsions and an ultimately stable Pickering emulsion was formed.SI-ATRP of water-soluble monomer DMAEMA was conducted in the water phase of the Pickering emulsion from the outer side of silica nanoparticles.Janus particles were obtained.Ag nanoparticles absorbed onto the PDMAEMA region of silica particles could be observed by transmission electron microscopy(TEM) image which indicated that Janus particles were successfully prepared.The semi-decoration by SI-ATRP based on Pickering emulsion technique offers a new route to designing Janus particles.

Janus粒子制备研究进展

按照Janus粒子制备原理,以本体相非对称化、表面非对称性修饰及非对称性混合法对两半具有截然不同性质的粒子——Janus粒子的制备研究进行了综述,并对文献中所涉及的制备方法和相应方法的局限性进行了讨论.这种分类使多样化制备方法有更明确的本质定位和丰富的包容性.同时对材料功能需求及Janus粒子满足功能需求的制备方法改进等进行了展望.

两亲性Janus粒子在蜂窝状多孔聚合物膜上的自组装性能

采用具有两亲性的两面体(Janus)粒子实现稳定的粒子界面组装与水滴模板法自组装过程相结合的方法获得了粒子在蜂窝状多孔聚合物薄膜内壁的高效定向修饰.通过与均质粒子组装形貌的对比,证明了Janus粒子因其特殊的界面自组装活性,可以获得高粒子加量条件下的规则多孔结构,解决了使用均质粒子时存在的结构有序性和粒子修饰密度之间的矛盾.而在较低粒子加量的条件下,Janus粒子也展示出与均质粒子极为不同的组装形貌.这一方法的建立,为新型表面功能化材料的制备提供了一个新的思路.

超顺磁性Janus粒子的制备及其在生物医学中的应用

Janus是罗马神话中的两面神,具有左右不对称的脸孔。Janus粒子通常由性质相异的2部分组成,例如:无机物-有机物、亲水-疏水、磁性-荧光、温度敏感-酸碱度敏感等,其中具有超顺磁性的Janus粒子是重要的研究方向。由于超顺磁性Janus粒子特殊的结构和性能,可应用于磁共振显影、磁热疗、药物传输等生物医学领域。本文对超顺磁性Janus粒子的制备方法和生物医学应用进行综述。

温度敏感型复合结构Janus粒子的制备及自驱动微马达的构建

为了构建自驱动运动的自驱动微马达,采用真空溅镀技术与化学聚合相结合的方法制备了一种具有温度敏感性质的Janus粒子P(MAA-co-DVB)@Pt@PNIPAM,并利用此粒子中不对称分布的Pt催化H_2O_2快速分解的特性,与H_2O_2溶液共同构建了自驱动微马达,以实现纳米粒子在液体中的自驱动运动.其中,具有催化活性的金属Pt被温度敏感的PNIPAM外壳所包裹,使自驱动微马达的运动受到温度变化的影响.此外,利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对产物的形貌和化学成分进行了表征.还通过带有热台的光学显微镜对自驱动马达的运动进行了实时观测.结果发现:在10%的H_2O_2溶液中,25℃下粒子的运动速率明显高于40℃下的运动速率,证实了粒子在双氧水中的自驱动运动及温度变化对运动的影响.

非对称性Janus粒子的制备与可控组装

古罗马的双面神(Janus)常被用来描述具有两种不同化学结构或性质的不对称粒子,Janus粒子由于自身的特殊性能在药物载体、电子器件和乳液稳定等方面表现出良好的发展势头,其应用前景日益受到人们的重视.目前,Janus粒子作为基本的组装基元受到越来越多的关注,相关组装方法也被广泛地研究,包括本体组装、界面组装和外界驱动力调控等,特别是Janus粒子的双亲修饰与功能化.本文综述了现今Janus粒子制备方法及对其进行修饰组装的最新研究进展,详细讨论比较了一步合成法、聚合物自组装法和晶种直接生长等方法的特点及差异,并对一些新型功能Janus粒子的设计及潜在的应用前景进行了展望.

偶极Janus粒子的相态结构调控及应用

基于热力学微扰理论研究了偶极Janus粒子的聚集态结构及相态特征,考察了粒子间的缔合作用、偶极作用及外电场对体系相态结构的调控机制.结果表明,在偶极Janus粒子的聚集过程中,粒子间的链型结构与支化结构之间存在竞争,致使其平衡相行为显著有别于常规流体的相行为.作为应用,计算了偶极Janus粒子体系的介电常数,得到其类气相及类液相的介电常数与缔合作用、偶极作用及外电场的依赖关系.

三嵌段共聚物自组装法制备两亲性Janus粒子

将系列三嵌段共聚物聚甲基丙烯酸叔丁酯-b-聚甲基丙烯酸肉桂酸乙酯-b-聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(Pt BMA-b-PCEMA-b-PDMAEMA)在异丙醇中退火,随后将它们透析到水中自组装得到多隔段胶束,发现其形态与Pt BMA和PCEMA的体积分数有关,与PDMAEMA无关。在紫外光下对PCEMA嵌段进行交联,将交联后的胶束透析到四氢呋喃中,得到了具有表面活性的纳米级两亲性Janus粒子,可降低水的表面张力,且随溶液质量浓度的增加,表面张力逐渐减小,但是低质量浓度时不明显,0.1 g/L时较显著。

Janus粒子制备研究

具有不对称双面结构的Janus粒子以其独特性能,在乳液稳定、光学、生物传感、药物输送和电子学等领域具有潜在的应用前景。本文就近年来Janus粒子制备技术的研究进展进行了总结,详细地介绍了Janus粒子主要制备方法,包括微流体合成、拓扑选择表面改性、模板导向自组装、可控相分离及可控表面成核,并指出了各种Janus粒子制备技术存在的问题及其发展方向,认为基于可控相分离及表面成核的合成方法成本较低,产率较大,有可能得到更为广泛的应用。

含Janus粒子组装体的构筑、调控及功能的模拟与理论分析

Janus粒子由于其表面性质与形状特征的不对称性而展现出独特的力学、光学、电学、磁学和表面两亲性能,在构筑复杂组装结构及设计新型功能材料方面有着广阔的应用前景.本文主要从计算机模拟与理论分析的角度,结合相关实验体系,系统地总结了目前对含Janus粒子组装体的体系构筑、结构调控及材料功能等的相关研究进展.从Janus粒子自组装结构的精确构筑与动态响应性、界面结构的熵驱调控、非平衡组装动力学及含Janus粒子组装体功能的模拟与预报等4个方面,详细阐述了Janus粒子的复杂多级组装结构及其背后蕴含的热力学与动力学的机理,并介绍了一系列基于含Janus粒子组装体的聚合物基复合材料独特的功能及其潜在应用.在此基础上,指出合理设计Janus粒子的非对称性质以及巧妙调控组装体内的熵、焓平衡,是控制其多级组装结构,进而开发相应新型功能材料的关键,并对Janus粒子未来的理论和模拟研究趋势进行了展望.

Janus粒子的制备及功能化应用

Janus粒子是指表面具有两种或两种以上不同化学组成或性质的不对称粒子,目前Janus粒子的制备方法仍在发展中,同时也逐渐形成了Janus粒子在生物医药、催化、材料以及防污等领域功能化应用的研究重点。本文从Janus粒子制备和应用两个方面方法来介绍Janus粒子的研究进展。制备方法主要包括表面选择性修饰法、晶种生长法、微流控法、嵌段共聚物自组装法和电化学沉积法等。应用方面则着重介绍了Janus粒子在生物医药、界面催化、表面活性剂、复合材料、微米马达和防污等方面的功能化应用,并对Janus粒子未来的发展趋势做了展望。

基于聚合物的Janus粒子的制备与应用

具有结构和组成各向异性的Janus粒子以其独特性能,近年来得到了国内外研究者的广泛关注。本文综述基于聚合物的Janus粒子的最新研究进展,详细介绍了基于聚合物的哑铃状、雪人状、草莓状、蘑菇状4种Janus粒子的制备方法,主要包括乳液聚合、相分离法和自组装法。概述了这几种基于聚合物的Janus粒子在工业催化、生物医药、污水处理、光学探针、彩色显示、自驱动马达等方面的应用进展,并指出了存在的问题和研究方向。

两亲性Janus粒子的合成及其在Pickering乳液中的应用

Janus粒子由于在光、电、力、磁及表面亲/疏水性等方面表现出各向异性,因此在稳定乳液、生物医药及功能涂层等方面展现出广阔的应用价值。两亲性Janus粒子是指一侧具有亲水性、另一侧具有疏水性的不对称材料,由于同时具有表面活性剂的性质和固体颗粒的效应,在稳定Pickering乳液方面极具优势。基于此,本文对两亲性Janus粒子的制备方法进行了综述,并对比分析了其优缺点,同时总结了两亲性Janus粒子对Pickering乳液稳定性的影响,最后对其今后的发展进行了展望。

Janus粒子在环境检测领域中的应用

Janus粒子,也称为阴阳结构粒子或两面性非对称粒子,是指表面上具有两种或两种以上不同化学组成或性质的不对称粒子。目前,Janus粒子因其独特的结构和功能已经逐渐成为生物医药、催化、材料以及防污等领域中的新型功能材料。在环境检测领域,Janus材料亦因其特殊的光学、磁学及电学性能,为提高检测灵敏度、选择性和稳定性等提供了新的研究方向。基于此,本文主要讨论了Janus材料在环境检测方面的特点、优势和相关应用。最后,本文基于本课题组的研究经验以及工作中所面临的问题,对本领域的发展和未来的研究方向提出了展望,以期对本领域的未来发展提供指导。

Janus粒子的表面改性及其对共混聚合物的增容性能研究

本文以雪人状的SiO_2@PDVB Janus粒子为模板,通过表面改性获得具有不同表面性质的Janus粒子,包括在SiO_2半球分别引入聚丁二烯(PBd)与聚异戊二烯(PI),以增加SiO_2@PDVB Janus粒子中无机的SiO_2半球对聚合物基质的亲和性.随后将改性前后的Janus粒子分散到聚苯乙烯(PS)/顺丁橡胶(PBd)及聚苯乙烯(PS)/异戊橡胶(PI)的共混体系中,考察了不同Janus粒子对共混物相结构的影响.结果发现,与未改性的Janus粒子相比,引入聚合物刷的Janus粒子可更有效地提高其界面增容效果,抑制共混物相分离的动力学.

基于模板法制备两亲性Janus纳米粒子及其应用进展

Janus粒子是同一粒子中含有两种不同化学组成的非对称结构,其中两亲性Janus粒子是在对立面分别含有亲水基、疏水基两种不同化学基团,作为一种新型纳米材料受到广泛的关注。该文综述了模板法制备不对称结构的两亲性Janus粒子以及其应用领域,包括硬模板法、软模板法、牺牲模板法以及无模板法;综述了两亲性Janus粒子在表面活性剂、牙科粘合剂、微胶囊、功能涂层、催化剂以及生物传感器等方面的研究进展。

光响应Janus粒子体系的构建与应用

Janus粒子通常由两种或两种以上不同物理或化学性质的部分组成,其结构的不对称性导致了粒子形貌和性质具有不对称性。与“静态”Janus粒子相比,具有刺激响应性的“动态”Janus粒子能够与环境发生相互作用,在外界刺激下表达特殊功能。光响应Janus粒子是一类可以在光刺激下发生特定响应的Janus粒子,其两侧不同的组成不仅可以结合多种类型的光响应性,也能与其他类型的刺激响应进行配合,从而实现对特定体系的精确调控。由于光能易于调节的特性,光响应Janus粒子可以与无机纳米团簇或有机官能团产生特定反应,具有光热效应、色彩调节、光动力治疗等独特特性。它们还可以应用于药物递送、生物传感与成像、微纳米马达和光致发光等领域,为解决生物医学和光学器件相关的问题提供了新的方法。本文主要介绍光响应Janus粒子近期发展的制备方法,并着重阐述其独特调控机理以及其在生物医药、发光材料等领域的突出应用,最后对目前该领域的发展前景做出展望。

各向异性Janus纳米粒子的制备表征化学实验设计

设计了一个“一种各向异性的Janus纳米粒子的制备及表征”的综合化学实验。本实验设计将具有各向异性的Janus纳米粒子的合成、分离提纯、结构表征和应用功能融为一体,在实验过程中,引导学生探索Janus纳米粒子的合成机理,掌握分析仪器在材料结构和性能表征过程中的应用,激发学生的科研兴趣,培养学生基础实验操作技能以及使用现代仪器对产物进行结构分析的专业科研能力。

基于不对称星形聚合物制备Janus杂化金纳米粒子

利用原子转移自由基聚合(ATRP)和叠氮-炔基点击化学反应,对β-环糊精(β-CD)进行不对称改性,在其宽截面一侧聚合得到14条亲水性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)链,在其窄截面一侧偶联7个硫辛酸(LA)基元,得到不对称星形聚合物(LA)7-CD-(PNIPAM46)14,采用配体交换法以此聚合物对金纳米粒子进行表面修饰,得到表面具有不对称化学组成和亲疏水性的Janus杂化金纳米粒子(Au3.1-CD-(PNIPAM46)14),该两亲性Janus杂化金纳米粒子可以在选择性溶剂水中组装形成类似于胶束结构的球状组装体。