模拟揭示了janus粒子的重要意义

Janus粒子以罗马神命名，是指具有两种或多种不同物理化学性质的表面的纳米粒子。这种特殊的纳米粒子是由1991年诺贝尔奖获得者Pierre-GillesdeGennes介绍给科学界的，他指出“具有不同润湿性两侧的物体具有在液-液界面密集自组装的独特优势”，因此，产生新的胶体结构。

由此产生的化学不对称性导致了新的和不寻常的分子特性的发现，使Janus粒子与广泛的应用相关，从生物医学到防水纺织品，再到制造具有可调特性的膜。

在流体物理学中，加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学的研究人员使用耗散粒子动力学(DPD)模拟来检查Janus纳米粒子在两种不混溶流体之间的界面处的平移扩散，这些流体无法混合或达到均匀性。

专注于用于创建Janus棒刚体的球形颗粒簇，模拟揭示了纳米颗粒在水-油界面处的动态行为，具有不同的表面涂层和尺寸。这项工作揭示了它们的形状对它们在界面处的方向​​以及它们的移动性有很大的影响。

“因此，这些不同的个体反应会改变整个系统的界面张力，这会影响流变学，从而影响处理方案，”共同作者GiovanniantonioNatale说。

Natale和他的同事描述了由于界面处存在局部能量最小值而产生的“倾斜和翻滚”效应，这种效应随Janus棒的纵横比及其涂层的表面覆盖率而变化。

随着颗粒从直立位置转移到倾斜方向，界面张力随着纵横比的增加而降低。当涂层水平而不是垂直时，张力会降低，因为颗粒的方向更稳定。

从理论上讲，这些发现意味着可以修改Janus粒子的几何特征，而不会改变它们的表面化学成分以产生稳定或不稳定的乳液。

总而言之，这项工作为界面处各向异性布朗粒子的动力学和自组装提供了重要和基本的见解，这可能更好地为工程界面的设计和制造提供信息。

“此外，我们可以利用我们的DPD模拟来优化纳米尺度的系统，其中执行和表征实验通常极具挑战性和耗时，”Natale说。

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