Control preciso del sitio, tamaño y rugosidad de la protuberancia en coloides no esféricos

Área de la Ciencia:

• Ciencia de coloides y superficies
• Química de materiales
• Ciencia de polímeros

Sus antecedentes:

• Las partículas coloidales anísotropas son cruciales para la investigación fundamental y los materiales funcionales.
• Trabajos anteriores mostraron la formación de semillas abolladas (SBI y PSI) mediante la adición retardada de reticulante.
• Se observó la nucleación de monómeros en sitios de abolladuras en polimerización por emulsión sembrada, pero no se entendió completamente.

Objetivo del estudio:

• Investigar los factores que controlan la selectividad del sitio durante la polimerización por emulsión sembrada en semillas coloidales abolladas.
• Comprender cómo el tiempo de alimentación retardada (td) del divinilbenceno (DVB) influye en la nucleación y la morfología de las partículas.
• Explorar métodos para crear partículas Janus con ubicaciones de protuberusión y rugosidad de superficie programables.

Principales métodos:

• Variación sistemática del tiempo de alimentación retardada (td) de DVB para preparar semillas con abolladuras controladas.
• Polimerización por emulsión sembrada de monómeros sobre estas semillas preparadas.
• Análisis de la morfología de las partículas, la rugosidad de la superficie y la formación de protuberancias en condiciones variadas (temperatura, concentración de iniciador).

Principales resultados:

• Se produjeron partículas con dominios de superficie rugosos y lisos coexistentes.
• Para semillas con tiempos de alimentación retardada (td) bajos (≤ 3,5 h), el monómero se nucleó preferentemente en la abolladura inducida por pandeo de la cáscara (SBI).
• Para semillas con td altos (4,5 h), la nucleación ocurrió preferentemente dentro de una abolladura con separación de fases (PSI).
• El aumento de la temperatura o la concentración de iniciador condujo a superficies de semillas más lisas, formando partículas Janus.
• La selectividad del sitio y la rugosidad de la superficie se atribuyeron a variaciones espaciales en la densidad de reticulación de la semilla.

Conclusiones:

• Las diferencias en la densidad de reticulación entre SBI y PSI dictan la preferencia del sitio de nucleación.
• Se desarrolló un método simple para programar la ubicación de la protuberancia y la rugosidad de las partículas Janus.
• Esto proporciona una plataforma flexible para crear coloides funcionales de próxima generación con propiedades adaptadas.