جسيمات يانوس

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

رسم تخطيطي لجزيء يانوس كروي أساسي ذو وجهين متميزين: يمثل الجانبان A و B سطحين بخصائص فيزيائية أو كيميائية مختلفة.

جسيمات يانوس هي نوع خاص من الجسيمات النانوية أو الميكروية، تتميز أسطحها بخاصيتين فيزيائيتين أو أكثر . [ 1 ] [ 2 ] يسمح هذا السطح الفريد لجسيمات يانوس بحدوث نوعين مختلفين من التفاعلات الكيميائية على الجسيم نفسه. أبسط مثال على جسيم يانوس هو تقسيم الجسيم إلى جزأين منفصلين، كل منهما مصنوع من مادة مختلفة أو يحمل مجموعات وظيفية مختلفة. [ 3 ] على سبيل المثال، قد يتكون نصف سطح جسيم يانوس من مجموعات محبة للماء ، والنصف الآخر من مجموعات كارهة للماء ، [ 4 ] وقد يكون للجسيم سطحان بلونين مختلفين، [ 5 ] أو خصائص فلورية أو مغناطيسية. [ 6 ] وهذا ما يمنح هذه الجسيمات خصائص فريدة تتعلق ببنيتها غير المتماثلة و/أو وظائفها. [ 7 ] سُميت جسيمات يانوس بهذا الاسم نسبةً إلى الإله الروماني يانوس ذي الوجهين ، إذ يمكن القول - على نحو مماثل - إنها تمتلك "وجهين". [ 8 ]

تاريخ

صاغ المؤلف ليونارد ويبرلي مصطلح "جسيم يانوس" في روايته " الفأر على القمر " عام 1962 كجهاز خيالي علمي للسفر إلى الفضاء.

استُخدم مصطلح "حبيبات يانوس" لأول مرة في سياق علمي واقعي من قِبل سي. كاساغراندي وآخرون عام 1988 [ 9 ] لوصف جزيئات زجاجية كروية الشكل، أحد نصفيها محب للماء والآخر كاره للماء. في ذلك العمل، تم تصنيع هذه الحبيبات الأمفيبية بحماية أحد نصفيها بالورنيش ومعالجة النصف الآخر كيميائيًا بكاشف السيلان. نتج عن هذه الطريقة جزيء ذو مساحات متساوية من المحبة للماء والكارهة للماء. [ 10 ] في عام 1991، ذكر بيير-جيل دي جين مصطلح "حبيبات يانوس" في محاضرته عند استلام جائزة نوبل ؛ [ 8 ] حيث دافع دي جين عن فائدة وأهمية جزيئات يانوس علميًا، مشيرًا إلى أن هذه "الحبيبات" تتميز بخاصية فريدة تتمثل في التجميع الذاتي الكثيف عند أسطح التماس بين السوائل، مع السماح بانتقال المواد عبر الفجوات بين الجزيئات الأمفيبية الصلبة . [ 11 ]

في عام 1976، حصل نيك شيريدون من شركة زيروكس على براءة اختراع لشاشة عرض كروية ملتوية، حيث أشار إلى "مجموعة من الجسيمات ذات تباين كهربائي". [ 12 ] على الرغم من أن مصطلح "جسيمات يانوس" لم يكن مستخدمًا آنذاك، فقد أبلغ لي وزملاؤه أيضًا عن جسيمات مطابقة لهذا الوصف في عام 1985. [ 13 ] وقد قدموا شبكات غير متماثلة من البوليسترين / بولي ميثيل ميثاكريلات من خلال بلمرة المستحلب المحفز . بعد عام واحد، أبلغ كاساغراندي وفيسي عن تصنيع خرز زجاجي تم جعله كارهًا للماء على نصف كرة واحد فقط باستخدام أوكتاديسيل ترايكلوروسيلان، بينما تم حماية نصف الكرة الآخر بورنيش السليلوز. [ 10 ] تمت دراسة الخرز الزجاجي لقدرته على تثبيت عمليات الاستحلاب. بعد ذلك بسنوات، بحث بينكس وفليتشر قابلية ترطيب خرز يانوس عند السطح الفاصل بين الزيت والماء. [ 14 ] وخلصوا إلى أن جسيمات يانوس نشطة سطحيًا ومحبة للماء والدهون، بينما الجسيمات المتجانسة نشطة سطحيًا فقط. بعد عشرين عامًا، تم الإبلاغ عن وفرة من جسيمات يانوس بأحجام وأشكال وخصائص مختلفة، مع تطبيقات في المنسوجات، [ 15 ] وأجهزة الاستشعار ، [ 16 ] وتثبيت المستحلبات ، [ 17 ] والتصوير بالمجال المغناطيسي . [ 18 ] تتوفر حاليًا تجاريًا مجموعة متنوعة من جسيمات يانوس بأحجام تتراوح أقطارها من 10 ميكرومتر إلى 53 ميكرومتر من شركة Cospheric، [ 19 ] الحائزة على براءة اختراع لطريقة الطلاء نصف الكروي للعناصر الدقيقة. [ 20 ]  

توليف

يتطلب تصنيع جسيمات جانوس النانوية القدرة على إنتاج كل جانب من جوانب جسيم نانوي ذي خصائص كيميائية مختلفة بشكل انتقائي، وذلك بطريقة فعالة من حيث التكلفة وموثوقة، تُنتج الجسيم المطلوب بكميات كبيرة. في البداية، كانت هذه مهمة صعبة، ولكن خلال السنوات العشر الماضية، تم تحسين الطرق لتسهيلها. حاليًا، تُستخدم ثلاث طرق رئيسية في تصنيع جسيمات جانوس النانوية. [ 3 ]

التغطية

رسم تخطيطي لعملية تصنيع جسيمات جانوس النانوية باستخدام تقنية التغطية. 1) توضع الجسيمات النانوية المتجانسة على سطح ما بحيث يكون نصف كرة واحد فقط مكشوفًا. 2) يُعرَّض السطح المكشوف لمادة كيميائية 3) تُغير خصائصه. 4) ثم تُزال مادة التغطية، مما يؤدي إلى تحرير جسيمات جانوس النانوية.
مثال على جسيمات جانوس النانوية المصنعة بواسطة عملية التغطية
(أ) رسم تخطيطي لعملية تصنيع دقيقة باستخدام تقنية القناع. بعد تكوين طبقة أحادية من الجسيمات الفلورية، تُرسَّب طبقات ثنائية من التيتانيوم/الذهب بنسبة 1:10 على النصف العلوي من الجسيمات. ثم توضع الرقاقة في كأس زجاجي يحتوي على 2 مل من الماء المقطر وتُعرَّض للموجات فوق الصوتية لمدة ساعتين لإعادة تعليق الجسيمات. (ب) تُظهر صور المجهر الإلكتروني الماسح الأنواع الثلاثة من الجسيمات النانوية المصنعة. يمثل شريط المقياس 500 نانومتر. [ 21 ]

كانت تقنية التغطية إحدى أولى التقنيات التي طُوّرت لتصنيع جسيمات جانوس النانوية. [ 22 ] وقد طُوّرت هذه التقنية ببساطة عن طريق تطبيق تقنيات تصنيع جسيمات جانوس الأكبر حجمًا وتصغيرها إلى المقياس النانوي. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] تتضمن التغطية، كما يوحي اسمها، حماية أحد جانبي الجسيم النانوي، ثم تعديل الجانب غير المحمي، وأخيرًا إزالة الحماية. هناك تقنيتان شائعتان للتغطية لإنتاج جسيمات جانوس، وهما الترسيب التبخيري [ 25 ] [ 26 ] وتقنية أخرى يتم فيها تعليق الجسيم النانوي عند سطح التماس بين طورين. مع ذلك، فإن تقنية فصل الطور هي الوحيدة التي تُطبّق بكفاءة على المقياس النانوي. [ 27 ]

تعتمد طريقة التداخل الطوري على حصر الجسيمات النانوية المتجانسة عند سطح التماس بين طورين غير قابلين للامتزاج. وتشمل هذه الطرق عادةً أسطح التماس بين سائلين، وبين سائل وصلب، ولكن وُصفت أيضًا طريقة أخرى لسطح التماس بين غاز وسائل. [ 28 ] [ 29 ]

يُعدّ أسلوب التفاعل بين السائلين مثالًا بارزًا على ذلك، كما في دراسة غو وآخرون ، الذين قاموا بتحضير مستحلب من الماء والزيت، ثم أضافوا إليه جسيمات نانوية من الماغنيتيت . تجمعت جسيمات الماغنيتيت النانوية عند سطح التماس بين الماء والزيت، مُشكّلةً مستحلب بيكرينغ . بعد ذلك، أُضيف نترات الفضة إلى المزيج، مما أدى إلى ترسب جسيمات الفضة النانوية على سطح جسيمات الماغنيتيت النانوية. ثم جرى تعديل هذه الجسيمات النانوية ثنائية الوجه بإضافة روابط مختلفة ذات ألفة نوعية إما للحديد أو الفضة. [ 30 ] يمكن أيضًا استخدام الذهب أو الحديد والبلاتين بدلًا من الماغنيتيت في هذه الطريقة. [ 3 ]

تُعدّ طريقة التفاعل بين الغاز والسائل، التي طوّرها برادان وزملاؤه، طريقةً مشابهة . في هذه الطريقة، وُضعت جسيمات نانوية من الذهب مُغطاة بثيولات الألكان الكارهة للماء في الماء، مما أدّى إلى تكوين طبقة أحادية من هذه الجسيمات على السطح. ثمّ زِيد ضغط الهواء، ما دفع الطبقة الكارهة للماء إلى داخل الماء، مُقلّلاً زاوية التلامس . وعندما وصلت زاوية التلامس إلى المستوى المطلوب، أُضيف ثيول مُحب للماء، وهو 3-مركابتوبروبان-1،2-ديول، إلى الماء، ما أدّى إلى استبدال الثيولات الكارهة للماء تنافسيًا، مُنتجًا بذلك جسيمات نانوية ثنائية الوجه ذات خصائص مُزدوجة. [ 29 ]

تُعاني طرق التداخل بين السائلين والغازات من مشكلة تتمثل في إمكانية دوران الجسيمات النانوية في المحلول، مما يؤدي إلى ترسب الفضة على أكثر من سطح. [ 31 ] وقد قدّم غرانيك وزملاؤه طريقة تداخل هجينة بين السائلين/السائلين/الصلبين كحلٍّ لهذه المشكلة. في هذه الطريقة، استُبدل الزيت بشمع البارافين المنصهر ، والماغنيتيت بجسيمات السيليكا النانوية. عند تبريد المحلول، يتصلب الشمع، محتجزًا نصف كل جسيم نانوي من السيليكا على سطحه، تاركًا النصف الآخر مكشوفًا. بعد ذلك، يُرشّح الماء، ثم تُعرّض جسيمات السيليكا النانوية المحتجزة بالشمع لمحلول ميثانول يحتوي على (أمينوبروبيل) ثلاثي إيثوكسي سيلان، الذي يتفاعل مع أسطح السيليكا المكشوفة للجسيمات النانوية. تم ترشيح محلول الميثانول ، ثم أُذيب الشمع في الكلوروفورم ، مما أدى إلى تحرير جزيئات يانوس المُصنّعة حديثًا. أفاد ليو وزملاؤه بتخليق جزيئات يانوس النانوية المصنوعة من السيليكا -أمينوبروبيل-تريميثوكسيسيلان، والتي تتخذ شكل ثمرة البلوط والفطر، باستخدام طريقة الطور السائل-السائل/السائل-الصلب الهجينة التي طورها غرانيك وزملاؤه. قاموا بتعريض جزيئات السيليكا النانوية المتجانسة المُعدّلة وظيفيًا بالأمينوبروبيل-تريميثوكسيسيلان والمُدمجة في الشمع لمحلول فلوريد الأمونيوم ، مما أدى إلى إزالة السطح المكشوف. إلا أن طريقة الطور السائل-السائل/السائل-الصلب الهجينة لها بعض العيوب؛ فعند تعريضها للمذيب الثاني المستخدم في التعديل الوظيفي، قد تنفصل بعض الجزيئات النانوية عن الشمع، مما ينتج عنه جزيئات متجانسة بدلًا من جزيئات يانوس. يمكن تصحيح هذا جزئيًا باستخدام أنواع من الشمع ذات نقاط انصهار أعلى أو بإجراء التعديل الوظيفي في درجات حرارة منخفضة. ومع ذلك، لا تزال هذه التعديلات تُسبب خسارة كبيرة. صُممت قناع أكثر متانة مصنوع من غشاء بوليمر بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان (PDMS) لإنشاء واجهة سائلة-سائلة/سائلة-صلبة. يمكن ضبط الجزء المعرض للتعديل من سطح الجسيمات عن طريق التحكم في درجة حرارة ووقت معالجة PDMS، وبالتالي عمق غمر الجسيمات. تتمثل ميزة طريقة التصنيع هذه في أن PDMS خامل ومتين في العديد من محاليل الكيمياء الرطبة، ويمكن تعديل السطح المعرض بواسطة معادن أو أكاسيد أو سبائك مختلفة مثل الفضة والذهب والنيكل والتيتانيا. [ 32 ] في ورقة بحثية أخرى، أوضح غرانيك وآخرون حلاً محتملاً باستخدام طريقة هجينة ذات طور سائل-سائل/غاز-صلب عن طريق تثبيت الجسيمات أولاًتم تثبيت جزيئات السيليكا النانوية في شمع البارافين باستخدام طريقة التفاعل بين الطورين السائل والصلب المذكورة سابقًا، ثم تم ترشيح الماء. بعد ذلك، عُرِّضت الجزيئات النانوية المثبتة لبخار السيلانول الناتج عن تمرير غاز النيتروجين أو الأرجون عبر السيلانول السائل، مما أدى إلى تكوين سطح محب للماء. ثم أُذيب الشمع في الكلوروفورم، مما أدى إلى تحرير جزيئات جانوس النانوية. [ 28 ]

وصف سردار وزملاؤه مثالاً على تقنية تقليدية تعتمد على التفاعل بين السائل والصلب ، حيث بدأت العملية بتثبيت جزيئات الذهب النانوية على سطح زجاجي معالج بالسيليكون. ثم عُرِّض السطح الزجاجي لمركب 11-مركابتو-1-أونديكانول، الذي ارتبط بنصفي الكرة المكشوفين لجزيئات الذهب النانوية. بعد ذلك، أُزيلت الجزيئات النانوية من الشريحة باستخدام الإيثانول المحتوي على حمض 16-مركابتوهيكساديكانويك، الذي أضفى وظائف كيميائية على نصفي الكرة المغطيين سابقاً للجزيئات النانوية. [ 33 ]

التجميع الذاتي

البوليمرات المتجانسة

تمثيل تخطيطي لتخليق جسيمات جانوس النانوية باستخدام طريقة التجميع الذاتي للبوليمر المتجانس

تعتمد هذه الطريقة على أساليب مدروسة جيدًا لإنتاج البوليمرات المتجانسة ذات الأشكال الهندسية والتركيبات المحددة بدقة على مجموعة واسعة من الركائز. [ 3 ] [ 34 ] وصف إرهاردت وزملاؤه لأول مرة في عام 2001 عملية تصنيع جسيمات يانوس بالتجميع الذاتي باستخدام البوليمرات المتجانسة . وقد أنتجوا بوليمرًا ثلاثي الكتل من بولي ميثيل أكريلات ، وبوليسترين، وبولي بوتادين منخفض الوزن الجزيئي . شكّل البوليسترين وبولي ميثيل أكريلات طبقات متناوبة، تتخللها جسيمات بولي بوتادين كروية الشكل. بعد ذلك، تم ربط الكتل ببعضها البعض وإذابتها في رباعي هيدروفيوران (THF) ، وبعد عدة خطوات غسل، نتجت جسيمات يانوس كروية الشكل، ذات وجه من البوليسترين وآخر من بولي ميثيل أكريلات، مع نواة من بولي بوتادين. [ 35 ] يُمكن إنتاج الكرات والأسطوانات والصفائح والأشرطة ثنائية الوجه باستخدام هذه الطريقة عن طريق ضبط الأوزان الجزيئية للوحدات البنائية في البوليمر الأولي، وكذلك درجة التشابك. [ 3 ] [ 36 ]

الامتزاز التنافسي

يتمثل الجانب الرئيسي للامتصاص التنافسي في وجود مادتين أساسيتين تنفصلان طوريًا نتيجة لخاصية فيزيائية أو كيميائية واحدة أو أكثر متضادة. عند مزج هاتين المادتين مع جسيم نانوي، عادةً ما يكون من الذهب، فإنهما تحافظان على انفصالهما وتشكلان وجهين. [ 3 ] [ 37 ] وقد قدم فيلان وزملاؤه مثالًا جيدًا على هذه التقنية ، حيث عُرضت جسيمات نانوية ذهبية مغلفة بالفوسفينين لثيولات طويلة السلسلة، مما أدى إلى استبدال روابط الفوسفينين بطريقة منفصلة طوريًا لإنتاج جسيمات نانوية ثنائية الوجه. وقد تم إثبات الانفصال الطوري من خلال إظهار أن الثيولات شكلت نطاقًا نقيًا موضعيًا واحدًا على الجسيم النانوي باستخدام تقنية FT-IR . [ 37 ] وقد أوضح جاكوبس وزملاؤه مشكلة رئيسية في طريقة الامتزاز التنافسي عندما حاولوا تصنيع جسيمات نانوية ذهبية ثنائية الوجه ذات خصائص أمفيباثية باستخدام الامتزاز التنافسي للثيولات الكارهة للماء والمحبة للماء . [ 38 ] كانت عملية التخليق الموضحة بسيطة للغاية، وتضمنت خطوتين فقط. في البداية، تم إنتاج جسيمات نانوية من الذهب مغلفة ببروميد رباعي-ن-أوكتيل الأمونيوم . ثم أُزيل عامل التغليف، وأُضيفت نسب مختلفة من أكسيد الإيثيلين المُعدَّل بروابط ثنائية الكبريتيد المحبة للماء ، وأوليجو (بارا-فينيلين فينيلين) المُعدَّل بروابط ثنائية الكبريتيد الكارهة للماء. بعد ذلك، حاول الباحثون إثبات حدوث انفصال طوري على سطح الجسيمات من خلال مقارنة زوايا التلامس للماء على سطح طبقة أحادية من جسيمات جانوس مع جسيمات نانوية مصنوعة من روابط كارهة للماء فقط. إلا أن نتائج هذه التجربة أظهرت أنه على الرغم من وجود بعض الانفصال الطوري، إلا أنه لم يكن كاملاً. [ 38 ] تُبرز هذه النتيجة أهمية اختيار الرابط، وأن أي تغيير قد يؤدي إلى انفصال طوري غير كامل. [ 3 ] [ 38 ]

انفصال الطور

مخطط المبدأ الأساسي لطريقة فصل الطور لإنتاج جسيمات جانوس النانوية: يتم خلط مادتين غير متوافقتين (أ و ب) لتكوين جسيم نانوي. ثم تنفصل المادتان أ و ب إلى نطاقاتهما الخاصة بينما تظلان جزءًا من جسيم نانوي واحد.

تتضمن هذه الطريقة مزج مادتين أو أكثر غير متوافقتين، ثم تنفصلان إلى نطاقاتهما الخاصة مع بقائهما جزءًا من جسيم نانوي واحد. ويمكن أن تشمل هذه الطرق إنتاج جسيمات نانوية ثنائية الوجه من مادتين غير عضويتين ، وكذلك من مادتين عضويتين . [ 3 ]

تستخدم طرق الفصل الطوري العضوي التقليدية تقنية النفث المشترك للبوليمرات لإنتاج جسيمات نانوية ثنائية الوجه. ومن الأمثلة على هذه التقنية عمل يوشيد وآخرون، حيث أنتجوا جسيمات نانوية ثنائية الوجه، يتميز أحد نصفيها بألفة للخلايا البشرية ، بينما يفتقر النصف الآخر إلى هذه الألفة. وقد تحقق ذلك من خلال النفث المشترك لبوليمرات بولي أكريلاميد/بولي (حمض الأكريليك) التي لا تمتلك ألفة للخلايا البشرية، مع بوليمرات بولي أكريلاميد/بولي (حمض الأكريليك) المُبَيوْتَنة ، والتي تكتسب، عند تعريضها للأجسام المضادة المُعَدَّلة بالستربتافيدين ، ألفة للخلايا البشرية. [ 16 ]

تتنوع طرق فصل الأطوار غير العضوية وتختلف اختلافًا كبيرًا تبعًا للتطبيق. [ 3 ] تعتمد الطريقة الأكثر شيوعًا على نمو بلورة مادة غير عضوية على جسيم نانوي غير عضوي آخر أو انطلاقًا منه. [ 3 ] [ 39 ] وقد طوّر غو وزملاؤه طريقة فريدة ، حيث طُليت جسيمات نانوية من الحديد والبلاتين بالكبريت، ثم تفاعلت مع أسيتيل أسيتونات الكادميوم ، وثلاثي أوكتيل فوسفينوكسيد ، وهيكساديكان-1،2- ديول عند درجة حرارة 100  درجة مئوية لإنتاج جسيمات نانوية ذات لب من الحديد والبلاتين وغلاف غير متبلور من كبريتيد الكادميوم. بعد ذلك، سُخّن المزيج إلى 280  درجة مئوية، مما أدى إلى تحول طوري وانبعاث جزئي للحديد والبلاتين من اللب، مُكوّنًا كرة نقية من الحديد والبلاتين مُلتصقة بالجسيم النانوي المُغطى بكبريتيد الكادميوم. [ 39 ] طوّر تشاو وغاو مؤخرًا طريقة جديدة لتخليق جسيمات جانوس النانوية غير العضوية عن طريق فصل الطور. في هذه الطريقة، استكشفا استخدام طريقة التخليق المتجانسة الشائعة للجسيمات النانوية باستخدام اللهب. ووجدا أنه عند حرق محلول ميثانول يحتوي على ثلاثي أسيتيل أسيتونات الحديديك ورباعي إيثيل أورثوسيليكات ، تشكّل مكونات الحديد والسيليكون مادة صلبة متداخلة، تخضع لفصل الطور عند تسخينها إلى حوالي 1100  درجة مئوية لإنتاج جسيمات جانوس النانوية من الماغيميت والسيليكا . بالإضافة إلى ذلك، وجدا أنه من الممكن تعديل السيليكا بعد إنتاج جسيمات جانوس النانوية، بجعلها كارهة للماء عن طريق تفاعلها مع الأوليل أمين . [ 40 ]

الخصائص والتطبيقات

مواد جانوس الخاصة بالمهام

يشير مصطلح "مواد يانوس الخاصة بالمهمة" إلى الأدوار غير المستحلبة لجزيئات يانوس. [ 41 ]

سلوك التجميع الذاتي للجسيمات النانوية جانوس

تُضفي الأوجه المتعددة والمختلفة لجزيئات يانوس خصائص مميزة عليها في المحاليل. وقد لوحظ، على وجه الخصوص، قدرتها على التجمع الذاتي بطريقة محددة في المحاليل المائية أو العضوية. ففي حالة المذيلات الكروية من نوع يانوس، التي تتكون أنصافها من البوليسترين (PS) وبولي (ميثيل ميثاكريلات) (PMMA)، لوحظ تجمعها في عناقيد في مذيبات عضوية مختلفة، مثل رباعي هيدروفوران . وبالمثل، يمكن لأقراص يانوس، المكونة من جوانب من البوليسترين وبولي (ثالثي بوتيل ميثاكريلات) (PtBMA)، أن تتراص ظهرًا لظهر لتكوين هياكل فائقة عند وجودها في محلول عضوي. [ 22 ] تُشكل جزيئات يانوس هذه تجمعات في المذيبات العضوية نظرًا لذوبان كلا جانبيها فيها. ويبدو أن الانتقائية الطفيفة للمذيب قادرة على تحفيز التجمع الذاتي للجزيئات في عناقيد منفصلة من جزيئات يانوس. لا يحدث هذا النوع من التجمع في البوليمرات الكتلية القياسية ولا في الجسيمات المتجانسة، وبالتالي فهو سمة خاصة بجسيمات جانوس. [ 22 ]

في المحاليل المائية، يمكن تمييز نوعين من الجسيمات ثنائية الطور . النوع الأول هو جسيمات أمفيباثية حقيقية، ذات جانب كاره للماء وآخر محب للماء. أما النوع الثاني، فله جانبان قابلان للذوبان في الماء، لكنهما مختلفان كيميائيًا. ولتوضيح الحالة الأولى، أُجريت دراسات مكثفة على جسيمات يانوس كروية الشكل، تتكون من نصف كرة من بولي ميثيل أكريليك قابل للذوبان في الماء، وجانب آخر من البوليسترين غير القابل للذوبان في الماء. في هذه الدراسات، وُجد أن جسيمات يانوس تتجمع على مستويين هرميين . النوع الأول من التجمعات ذاتية التجميع يشبه عناقيد صغيرة، كما هو الحال في جسيمات يانوس في المحاليل العضوية. أما النوع الثاني، فهو أكبر حجمًا بشكل ملحوظ من النوع الأول، ويُطلق عليه اسم "المذيلات الفائقة". مع الأسف، لا يزال تركيب المذيلات الفائقة غير معروف حتى الآن؛ إلا أنه قد يكون مشابهًا للحويصلات متعددة الطبقات . [ 22 ]

في الحالة الثانية لجزيئات يانوس، التي تحتوي على جانبين متميزين، لكنهما قابلان للذوبان في الماء، يقدم عمل مجموعة غرانيك بعض التوضيحات. يتناول بحثهم تكتل جزيئات يانوس ثنائية القطب ( الأيونية المزدوجة ) متناهية الصغر، والتي يكون كلا جانبيها قابلين للذوبان في الماء تمامًا. [ 42 ] لا تتصرف جزيئات يانوس الأيونية المزدوجة مثل ثنائيات الأقطاب التقليدية ، لأن حجمها أكبر بكثير من المسافة التي تُشعَر عندها بقوة بالتجاذبات الكهروستاتيكية. تُظهر دراسة جزيئات يانوس الأيونية المزدوجة مرة أخرى قدرتها على تكوين تجمعات محددة. ومع ذلك، يُفضل هذا النوع من جزيئات يانوس التجمع في تجمعات أكبر لأن هذا أكثر ملاءمة من الناحية الطاقية، حيث يحمل كل تجمع ثنائي قطب كبير يسمح بتجمع التجمعات المتكونة بالفعل في تجمعات أكبر. بالمقارنة مع التجمعات المتكونة من خلال تفاعلات فان دير فالس للجزيئات المتجانسة، فإن أشكال التجمعات النانوية لجزيئات يانوس الأيونية المزدوجة مختلفة، وتكون تجمعات يانوس أقل كثافة وأكثر تباينًا. [ 22 ]

تعديل التجميع الذاتي باستخدام الرقم الهيدروجيني

يمكن التحكم في التجميع الذاتي لأنواع معينة من جسيمات جانوس عن طريق تعديل درجة حموضة المحلول. قام لاتوادا وزملاؤه بتحضير جسيمات نانوية مغلفة من جانب واحد ببوليمر حساس لدرجة الحموضة (حمض البولي أكريليك، PAA)، ومن الجانب الآخر إما ببوليمر موجب الشحنة (بولي ثنائي ميثيل أمينو إيثيل ميثاكريلات، PDMAEMA)، أو بوليمر سالب الشحنة غير حساس لدرجة الحموضة، أو بوليمر حساس لدرجة الحرارة (بولي-N-أيزوبروبيل أكريلاميد، PNIPAm). [ 3 ] عند تغيير درجة حموضة المحلول، لاحظوا تغيرًا في تكتل جسيمات جانوس النانوية. عند قيم حموضة عالية جدًا، حيث يكون PDMAEMA غير مشحون بينما يكون PAA مشحونًا بشدة، كانت جسيمات جانوس النانوية مستقرة جدًا في المحلول. مع ذلك، عند درجة حموضة أقل من 4، عندما يكون PAA غير مشحون وPDMAEMA مشحونًا إيجابيًا، تشكلت تجمعات محدودة. عند قيم الأس الهيدروجيني المتوسطة، وجدوا أن الجسيمات النانوية جانوس غير مستقرة بسبب التفاعل ثنائي القطب بين نصفي الكرة المشحونين إيجاباً وسلباً. [ 3 ]

إمكانية عكس تكوين التجمعات والتحكم في حجم التجمعات

تم إثبات إمكانية التحكم في حجم التجمعات في عملية تجميع جسيمات جانوس النانوية. فقد تمكن لاتوادا وزملاؤه من التحكم في حجم تجمعات جسيمات جانوس ذات وجه واحد مغطى بـ PAA والآخر إما بـ PDMAEMA أو PNIPAm، وذلك عن طريق مزج كميات صغيرة من هذه الجسيمات النانوية مع جسيمات مغلفة بـ PAA. [ 3 ] ومن السمات الفريدة لهذه التجمعات إمكانية استعادة الجسيمات المستقرة بشكل عكسي عند استعادة ظروف الرقم الهيدروجيني المرتفع. علاوة على ذلك، أظهرت جسيمات جانوس النانوية المُعالجة بـ PNIPAm إمكانية التحكم في التجميع وعكسه عن طريق رفع درجة الحرارة فوق درجة حرارة الذوبان الحرجة الدنيا لـ PNIPAm.

الخصائص الأمفيبية

من الخصائص المهمة للجسيمات النانوية ثنائية الوجه قدرتها على احتواء أجزاء محبة للماء وأخرى كارهة للماء. وقد بحثت العديد من المجموعات البحثية النشاط السطحي للجسيمات النانوية ذات الخصائص المزدوجة. في عام 2006، قورنت الجسيمات النانوية ثنائية الوجه، المصنوعة من أكاسيد الذهب والحديد ، بنظيراتها المتجانسة عن طريق قياس قدرة الجسيمات على خفض التوتر السطحي بين الماء والهكسان العادي . [ 43 ] أشارت النتائج التجريبية إلى أن الجسيمات النانوية ثنائية الوجه أكثر نشاطًا سطحيًا بشكل ملحوظ من الجسيمات المتجانسة ذات الحجم والتركيب الكيميائي المماثلين. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي تعزيز الخاصية المزدوجة للجسيمات إلى زيادة النشاط السطحي. وقد أكدت قدرة الجسيمات النانوية ثنائية الوجه على خفض التوتر السطحي بين الماء والهكسان العادي التوقعات النظرية السابقة بشأن قدرتها على تثبيت مستحلبات بيكرينغ .

في عام ٢٠٠٧، دُرست الطبيعة المزدوجة لجزيئات جانوس النانوية بقياس قوة الالتصاق بين رأس مجهر القوة الذرية (AFM) وسطح الجزيئات. [ ٤٤ ] انعكست قوة الالتصاق الأكبر في التفاعلات الأقوى بين رأس مجهر القوة الذرية المحب للماء والجانب المحب للماء من جزيئات جانوس النانوية. وُضعت جزيئات جانوس النانوية على ركائز مُعدلة كارهة للماء وأخرى مُعدلة محبة للماء. عند استخدام سطح ركيزة محب للماء، انكشف نصف الكرة الكاره للماء من جزيئات جانوس، مما أدى إلى اختلافات في قياسات قوة الالتصاق. وبالتالي، اتخذت جزيئات جانوس النانوية شكلاً يُعظم التفاعلات مع سطح الركيزة.

من المعروف جيدًا قدرة جسيمات جانوس النانوية ذات الخصائص الأمفيبية على توجيه نفسها تلقائيًا عند السطح الفاصل بين الزيت والماء. [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] يسمح هذا السلوك باعتبار جسيمات جانوس النانوية الأمفيبية نظائر للمواد الفعالة سطحيًا الجزيئية لتثبيت المستحلبات. في عام 2005، تم تحضير جسيمات سيليكا كروية ذات خصائص أمفيبية عن طريق تعديل جزئي للسطح الخارجي باستخدام عامل ألكيل سيلان. تُشكل هذه الجسيمات تجمعات كروية تُغلف مركبات عضوية غير قابلة للامتزاج بالماء في الأوساط المائية، وذلك بتوجيه جانبها الكاره للماء والمُغطى بالألكيل سيلان نحو الطور العضوي الداخلي، وجانبها المحب للماء نحو الطور المائي الخارجي، مما يُثبت قطرات الزيت في الماء. [ 48 ] في عام 2009، تم جعل السطح المحب للماء لجسيمات السيليكا كارهًا للماء جزئيًا عن طريق امتزاز بروميد سيتيل تريميثيل الأمونيوم . تتجمع هذه الجسيمات النانوية الأمفيبية تلقائيًا عند سطح التماس بين الماء وثنائي كلورو الميثان . [ 49 ] في عام 2010، استُخدمت جسيمات يانوس المكونة من السيليكا والبوليسترين، حيث تم تحميل جزء البوليسترين بجسيمات الماغنيتيت النانوية، لتكوين مستحلبات زيت في الماء مستقرة حركيًا، والتي يمكن كسرها تلقائيًا عند تطبيق مجال مغناطيسي خارجي. [ 50 ] ستجد مواد يانوس هذه تطبيقات في المفاتيح البصرية التي يتم التحكم فيها مغناطيسيًا وغيرها من المجالات ذات الصلة. كانت أولى التطبيقات العملية لجسيمات يانوس النانوية في تصنيع البوليمرات . في عام 2008، ثبتت فعالية جسيمات يانوس النانوية الأمفيبية الكروية، التي تحتوي على جانب من البوليسترين وجانب من بولي (ميثيل ميثاكريلات) ، كعوامل توافق على نطاق متعدد الغرامات لمزيجين من البوليمرات غير القابلة للامتزاج، وهما البوليسترين وبولي (ميثيل ميثاكريلات). [ 17 ] اتجهت الجسيمات النانوية ثنائية الوجه عند السطح الفاصل بين طوري البوليمر، حتى في ظل درجات حرارة عالية وظروف قص شديدة، مما سمح بتكوين نطاقات أصغر بكثير من بولي (ميثيل ميثاكريلات) في طور البوليسترين. وقد تفوق أداء الجسيمات النانوية ثنائية الوجه كعوامل توافق بشكل ملحوظ على عوامل التوافق الأخرى الحديثة، مثل البوليمرات المتجانسة الخطية .

المثبتات في المستحلبات

تم تطبيق مماثل لجزيئات جانوس النانوية كمثبتات في بلمرة المستحلبات . ففي عام ٢٠٠٨، استُخدمت جزيئات جانوس النانوية الكروية ذات الخصائص الأمفيبية لأول مرة في بلمرة مستحلبات الستايرين وأكريلات ن-بيوتيل. [ ٥١ ] لم تتطلب هذه البلمرة إضافات أو تقنيات بلمرة المستحلبات الدقيقة، كما هو الحال في بلمرة مستحلبات بيكرينغ الأخرى. كما أن استخدام جزيئات جانوس النانوية أدى إلى إنتاج أحجام جزيئات مضبوطة بدقة عالية مع تشتت منخفض.

محفز طور جانوس

يُعد محفز جانوس ذو الطور البيني جيلاً جديداً من المحفزات غير المتجانسة، وهو قادر على إجراء التفاعلات العضوية على السطح البيني بين طورين من خلال تكوين مستحلب بيكرينغ. [ 52 ]

عامل مساعد في تحلل بيروكسيد الهيدروجين

في عام 2007، استُخدمت لأول مرة جسيمات نانوية كروية من البوليسترين ذات وجهين، مطلية من جانب واحد بالبلاتين، لتحفيز تحلل بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂ ) . [ 53 ] [ 54 ] يحفز جسيم البلاتين التفاعل الكيميائي السطحي: 2H₂O₂ → O₂ + 2H₂O . وقد أدى تحلل بيروكسيد الهيدروجين إلى تكوين محركات نانوية محفزة من نوع جانوس، تم تحليل حركتها تجريبيًا ونظريًا باستخدام تقنيات تحليلية ومحاكاة حاسوبية. ووجد أن حركة الجسيمات النانوية الكروية من نوع جانوس تتوافق مع تنبؤات النتائج النظرية. في نهاية المطاف، تُستخدم المحركات النانوية المحفزة في تطبيقات عملية، منها توصيل المواد الكيميائية في رقائق الموائع الدقيقة ، والقضاء على التلوث في البيئات المائية، وإزالة المواد الكيميائية السامة من الأنظمة البيولوجية، وإجراء العمليات الطبية.

في عام 2013، أظهرت نتائج المحاكاة الحاسوبية إمكانية استخدام جسيمات يانوس ذاتية الحركة لإثبات ظاهرة عدم التوازن، المعروفة بتأثير السقاطة ، بشكل مباشر . ويمكن أن يكون تأثير السقاطة في جسيمات يانوس أقوى بعدة مراتب من تأثير السقاطات الحرارية العادية، مما يسهل الوصول إليه تجريبياً. وعلى وجه الخصوص، يمكن تحفيز الضخ الذاتي لمزيج كبير من الجسيمات الخاملة بمجرد إضافة نسبة ضئيلة من جسيمات يانوس. [ 55 ]

ألياف طاردة للماء

في عام 2011، أُثبتت إمكانية استخدام جسيمات جانوس النانوية في صناعة المنسوجات. ويمكن تحضير ألياف طاردة للماء عن طريق تغليف نسيج بولي إيثيلين تيريفثالات بجسيمات جانوس النانوية الكروية ذات الخصائص الأمفيبية. [ 15 ] ترتبط جسيمات جانوس بالجانب المحب للماء والنشط من سطح النسيج، بينما يبقى الجانب الكاره للماء معرضًا للبيئة، مما يُكسب النسيج خاصية طرد الماء.  وقد وُجد أن جسيمات جانوس بحجم 200 نانومتر تترسب على سطح الألياف بكفاءة عالية في تصميم المنسوجات الطاردة للماء.

تطبيقات في العلوم البيولوجية

أدى التقدم الرائد في العلوم البيولوجية إلى توجه نحو تصنيع مواد مخصصة ذات خصائص فيزيائية/كيميائية دقيقة على المستوى النانوي. وتلعب جسيمات جانوس النانوية دورًا محوريًا في هذه التطبيقات. في عام ٢٠٠٩، تم الإبلاغ عن نوع جديد من المواد الحيوية الهجينة المكونة من جسيمات جانوس النانوية ذات انجذاب مكاني مُتحكم به تجاه الخلايا البطانية البشرية. [ ١٦ ] تم تصنيع هذه الجسيمات النانوية عن طريق تعديل سطحي انتقائي، حيث أظهر أحد نصفي الكرة انجذابًا عاليًا للخلايا البطانية البشرية، بينما كان النصف الآخر مقاومًا لارتباط الخلايا. تم تصنيع جسيمات جانوس النانوية عبر نفث كهروهيدروديناميكي لمحلولين سائلين من البوليمر. عند حضنها مع الخلايا البطانية البشرية، أظهرت جسيمات جانوس النانوية السلوك المتوقع، حيث ارتبط أحد وجهيها بالخلايا البطانية البشرية، بينما لم يرتبط الوجه الآخر. لم تقتصر جزيئات جانوس النانوية على الارتباط بسطح الخلايا البطانية البشرية فحسب، بل امتدت لتغطي محيط الخلايا بالكامل، مُشكلةً طبقةً جزيئيةً واحدة. وقد أظهرت هذه الجزيئات توافقًا حيويًا ممتازًا مع الخلايا. ويهدف هذا المشروع إلى تصميم مجسات تعتمد على جزيئات جانوس النانوية للحصول على معلومات دقيقة حول تفاعلات الخلية مع الجزيئات.

الشعاب المرجانية النانوية

في عام ٢٠١٠، تم تقديم نوع جديد من المجسات الخلوية المصنعة من جسيمات جانوس النانوية، يُطلق عليه اسم "المرجان النانوي"، والذي يجمع بين الاستهداف الخلوي النوعي والاستشعار الجزيئي الحيوي. [ ٥٦ ] يتكون المرجان النانوي من نصفي كرة من البوليسترين والذهب. تم تعديل نصف كرة البوليسترين في المرجان النانوي وظيفيًا بشكل انتقائي باستخدام أجسام مضادة لاستهداف مستقبلات خلايا محددة. وقد تم إثبات ذلك من خلال تعديل منطقة البوليسترين بأجسام مضادة ترتبط تحديدًا بخلايا سرطان الثدي. استُخدمت منطقة الذهب على سطح المرجان النانوي للكشف والتصوير. وبذلك، تم فصل آليتي الاستهداف والاستشعار، وأصبح بالإمكان تصميم كل منهما على حدة لتجربة معينة. إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام منطقة البوليسترين كناقل للأدوية والمواد الكيميائية الأخرى عن طريق الامتزاز السطحي الكاره للماء أو التغليف، مما يجعل المرجان النانوي مستشعرًا نانويًا متعدد الوظائف .

التصوير والعلاج المغناطيسي

في عام 2010 أيضًا، استُخدمت جسيمات جانوس النانوية، المُصنّعة من جسيمات مغناطيسية كارهة للماء من جهة، وبوليمر (ستايرين-بلوك-أليل الكحول) من الجهة الأخرى، في التصوير والعلاج المغناطيسي. [ 18 ] استجاب الجانب المغناطيسي من جسيمات جانوس النانوية بشكل جيد للمؤثرات المغناطيسية الخارجية. والتصقت الجسيمات النانوية بسرعة بأسطح الخلايا باستخدام مجال مغناطيسي. وتحقق العلاج المغناطيسي من خلال إحداث تلف في غشاء الخلية بواسطة المجال المغناطيسي. في البداية، وُضعت الجسيمات النانوية بالقرب من الخلايا السرطانية، ثم طُبّق مجال مغناطيسي دوّار. وبعد 15 دقيقة، قُتلت غالبية الخلايا السرطانية. يمكن أن تُشكّل جسيمات جانوس المغناطيسية النانوية أساسًا لتطبيقات محتملة في الطب والإلكترونيات. إذ يُمكن أن تُصبح الاستجابات السريعة للمجالات المغناطيسية الخارجية نهجًا فعالًا للتصوير المُوجّه، والعلاج في المختبر وفي الجسم الحي ، وعلاج السرطان. وبالمثل، تُعدّ الاستجابة السريعة للمجالات المغناطيسية مرغوبة أيضًا لتصنيع شاشات ذكية، مما يفتح آفاقًا جديدة في الإلكترونيات والإلكترونيات الدورانية .

في عام 2011، تم تحضير جسيمات نانوية ثنائية الوجه مغلفة بالسيليكا، تتكون من أكسيد الفضة وأكسيد الحديد (Fe₂O₃ ) ، في خطوة واحدة باستخدام تقنية الهباء الجوي اللهبي القابلة للتطوير. [ 57 ] تتميز هذه الجسيمات النانوية الهجينة البلازمونية المغناطيسية بخصائص قابلة للتطبيق في التصوير الحيوي، وإيصال الأدوية الموجه، والتشخيص والعلاج داخل الجسم الحي . كان الهدف من غلاف SiO₂ الرقيق للغاية هو تقليل إطلاق أيونات Ag⁺ السامة من سطح الجسيمات النانوية إلى الخلايا الحية. ونتيجة لذلك، لم تُظهر هذه الجسيمات النانوية الهجينة أي سمية خلوية أثناء التصوير الحيوي، وظلت مستقرة في المعلق دون أي علامات على التكتل أو الترسيب، مما جعلها مجسات متعددة الوظائف متوافقة حيوياً للتصوير الحيوي. بعد ذلك، ومن خلال وسم أسطحها وربطها بشكل انتقائي بغشاء خلايا راجي وهيلا الحية الموسومة ، تم إثبات فعالية هذه الجسيمات النانوية كعلامات حيوية ، وتم الكشف عنها تحت إضاءة الحقل المظلم. لقد تغلبت هذه الجسيمات النانوية الهجينة الجديدة من نوع جانوس على القيود الفردية لجسيمات Fe2O3 ( ضعف استقرار الجسيمات في المعلق ) وجسيمات Ag (السمية)، مع الحفاظ على الخصائص المغناطيسية المرغوبة لجسيمات Fe2O3 والخصائص البصرية البلازمونية لجسيمات Ag .

تطبيقات في الإلكترونيات

تم إثبات التطبيق المحتمل لجزيئات يانوس لأول مرة من قبل نيسيكو وآخرون ، الذين استغلوا التباين الكهربائي لجزيئات يانوس المملوءة بأصباغ بيضاء وسوداء في نصفيها. [ 58 ] استُخدمت هذه الجزيئات لصنع شاشات قابلة للتبديل عن طريق وضع طبقة رقيقة منها بين قطبين كهربائيين . عند تغيير المجال الكهربائي المُطبق ، تُوجه الجزيئات جوانبها السوداء نحو المصعد وجوانبها البيضاء نحو المهبط . وبالتالي، يُمكن تغيير اتجاه ولون الشاشة ببساطة عن طريق عكس اتجاه المجال الكهربائي. بهذه الطريقة، قد يكون من الممكن صنع شاشات رقيقة جدًا وصديقة للبيئة.

استُخدمت جزيئات الجرافين ثنائية الوجه في بطاريات أيونات الصوديوم التجريبية لزيادة كثافة الطاقة . يوفر أحد جانبيها مواقع تفاعل، بينما يوفر الجانب الآخر فصلًا بين الطبقات. وقد بلغت كثافة الطاقة 337 مللي أمبير/غرام. [ 59 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ لي، فان؛ جوزيفسون، ديفيد ب.؛ شتاين، أندرياس (10 يناير 2011). "التجميع الغرواني: الطريق من الجسيمات إلى الجزيئات الغروانية والبلورات". Angewandte Chemie International Edition . 50 (2): 360–388 . Bibcode : 2011ACIE...50..360L . doi : 10.1002/anie.201001451 . PMID 21038335 . 
  2. ↑ تركيب جسيمات يانوس، التجميع الذاتي والتطبيقات، المحررون: شان جيانغ، ستيف غرانيك، الجمعية الملكية للكيمياء، كامبريدج 2013، https://pubs.rsc.org/en/content/ebook/978-1-84973-510-0
  3. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 لاتوادا، ماركو؛ هاتون، تي. آلان (1 يونيو 2011). "تخليق وخصائص وتطبيقات جسيمات جانوس النانوية". نانو توداي . 6 (3): 286-308 . doi : 10.1016/j.nantod.2011.04.008 .
  4. ↑ غرانيك، ستيف؛ جيانغ، شان؛ تشين، تشيان (2009). "جسيمات يانوس". فيزياء اليوم . 62 (7): 68-69 . Bibcode : 2009PhT....62g..68G . doi : 10.1063/1.3177238 .
  5. ↑ "دوران وتوجيه الكريات المجهرية الكهربائية ثنائية الوظائف في المجال الكهرومغناطيسي" . www.cospheric.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 أبريل 2019 .
  6. ↑ "الجسيمات المجهرية العاكسة للضوء، وجزيئات الزجاج المطلية بالمعدن، والخرزات المجهرية، ومسحوق الزجاج الكروي - المبادئ والتشغيل" . www.cospheric.com . تاريخ الاطلاع: 30 أبريل 2019 .
  7. ↑ والثر، أندرياس؛ مولر، أكسل (2013). "جسيمات يانوس: التركيب، والتجميع الذاتي، والخواص الفيزيائية، والتطبيقات". مراجعات كيميائية . 113 (7): 5194-261 . doi : 10.1021/cr300089t . PMID 23557169 . 
  8. 1 2 دي جين، بيير جيل (1992). “المادة الناعمة (محاضرة نوبل)”. Angewandte Chemie الطبعة الدولية باللغة الإنجليزية . 31 (7): 842-845 . دوى : 10.1002/anie.199208421 .
  9. ^ كاساغراندي سي، فيسي م.، سي آر أكاد. الخيال العلمي. (باريس)، 306، 11، 1423، 1988.
  10. 1 2 كاساجراند. ج. فابر ب. فيسي م. رافائيل إي. (1989). ""خرز يانوس": التحقيق والسلوك عند أسطح التماس بين الماء والزيت". رسائل الفيزياء الأوروبية . 9 (3): 251-255 . رمز Bibcode : 1989EL......9..251C . doi : 10.1209/0295-5075/9/3/011 . S2CID 250749951 . 
  11. ↑ دي جين، بيير-جيل (15 يوليو 1997). "الجسيمات النانوية والبوليمرات المتفرعة: آمال وأوهام" . مجلة كرواتيكا كيميكا أكتا . 71 (4): 833-836 . مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2012. تم الاطلاع عليه في 4 أكتوبر 2011 .
  12. ↑ براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 4,126,854 " شيريدون" 21 نوفمبر 1978
    شاشة عرض كروية دوارة
  13. ↑ تشو، إيوان؛ لي، كيونغ-وو (1985). "مورفولوجيا جزيئات اللاتكس المتكونة بواسطة بلمرة مستحلب الستايرين باستخدام بولي (ميثيل ميثاكريلات) كبذور". مجلة علوم البوليمرات التطبيقية . 30 (5): 1903-1926 . Bibcode : 1985JAPS...30.1903C . doi : 10.1002/app.1985.070300510 .
  14. ↑ بينكس، بي بي؛ فليتشر، بي دي آي (5 أكتوبر 2011). "الجسيمات الممتصة على سطح التماس بين الزيت والماء: مقارنة نظرية بين الكرات ذات التبلل المنتظم وجسيمات يانوس". لانغمير . 17 (16): 4708-4710 . doi : 10.1021/la0103315 .
  15. 1 2 سينيتسكا، آلا؛ خانوم، رينا؛ إيونوف، ليونيد؛ شريف، شكري؛ بيلمان، سي. (25 سبتمبر 2011). "نسيج طارد للماء عن طريق تزيين الألياف بجزيئات جانوس المحبة للماء والدهون". مجلة ACS للمواد والتطبيقات . 3 (4): 1216-1220 . Bibcode : 2011AAMI....3.1216S . doi : 10.1021/am200033u . PMID 21366338 . 
  16. يوشيدا ، موتسومي؛ روه ، كيونغ-هو؛ ماندال، سوبارنا؛ بهاسكار، سريجاناني؛ ليم، دونغوو؛ نانديفادا، هيمابيندو؛ دينغ، شياوبي؛ لاهان، يورغ (2009). "مواد حيوية هجينة مُتحكَّم في بنيتها تعتمد على ارتباط أحادي الاتجاه لجزيئات دقيقة غير متناحية مع خلايا بطانية بشرية". مواد متقدمة . 21 (48): 4920-4925 . Bibcode : 2009AdM....21.4920Y . doi : 10.1002/adma.200901971 . hdl : 2027.42/64554 . PMID 25377943. S2CID 205234179 .  
  17. 1 2 والثر، أندرياس؛ ماتوسيك، كيرستين؛ مولر، أكسل هـ. إي. (25 سبتمبر 2011). "هندسة مزائج البوليمر النانوية ذات الموقع المُتحكم به للجسيمات النانوية باستخدام جسيمات يانوس". ACS Nano . 2 (6): 1167-1178 . doi : 10.1021/nn800108y . PMID 19206334 . 
  18. ١ ٢ هو، شانغ-هسيو؛ غاو، شياوهو (٢٥ سبتمبر ٢٠١١). "مواد نانوية مركبة ذات وظائف منفصلة مكانيًا للتصوير المدمج والعلاج المغناطيسي" . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . ١٣٢ (٢١): ٧٢٣٤-٧٢٣٧ . doi : 10.1021/ja102489q . PMC 2907143. PMID 20459132 .  
  19. ↑ "جسيمات يانوس مخصصة - كريات مجهرية ثنائية اللون وثنائية القطب - كريات نصف مغناطيسية - طلاء جزئي على الجسيمات المجهرية" . www.cospheric.com . تاريخ الاطلاع: 30 أبريل 2019 .
  20. ↑ براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 8,501,272، ليبوفيتسكايا وآخرون، 6 أغسطس 2013
    طريقة الطلاء نصف الكروي للعناصر الدقيقة
  21. ↑ هونغر، ت.؛ ليكارم، أ.؛ بيرتون، ك.؛ بيراد، د. (2010). "التحكم في سرعة دوران جسيمات يانوس بواسطة الترحيل الكهربائي في قناة ميكروفلويدية". مجلة علوم وتكنولوجيا الفراغ ب، تكنولوجيا النانو والإلكترونيات الدقيقة: المواد، والمعالجة، والقياس، والظواهر . 28 (6). الجمعية الأمريكية للفراغ: C6I14–C6I19. رمز Bibcode : 2010JVSTB..28I..14H . doi : 10.1116/1.3502670 . ISSN 2166-2746 . 
  22. 1 2 3 4 5 6 والتر، أندرياس؛ مولر، أكسل هـ. إي. (1 يناير 2008). "جسيمات يانوس". المادة اللينة . 4 (4): 663-668 . Bibcode : 2008SMat....4..663W . doi : 10.1039/b718131k . PMID 32907169 . 
  23. ↑ بيرو، أديلين؛ ريكولوزا، ستيفان؛ رافين، سيرج؛ بورجيه-لامي، إيلودي؛ دوجيه، إتيان (1 يناير 2005). "تصميم وتخليق جسيمات يانوس الميكروية والنانوية". مجلة كيمياء المواد . 15 ( 35-36 ): 3745. doi : 10.1039/b505099e .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  24. ↑ لو، يو؛ شيونغ، هوي؛ جيانغ، شوتشوان؛ شيا، يونان؛ برنتيس، مارا ؛ وايتسايدز، جورج م. (1 أكتوبر 2003). "يمكن تكوين ثنائيات غير متماثلة عن طريق إزالة ترطيب أنصاف أغلفة الذهب المترسبة على أسطح الغرويات الأكسيدية الكروية". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 125 (42): 12724-12725 . Bibcode : 2003JAChS.12512724L . CiteSeerX 10.1.1.650.6058 . doi : 10.1021/ja0373014 . PMID 14558817 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  25. ↑ هي، تشنبينغ؛ كريتزشمار، إيلونا (18 يونيو 2012). "تصنيع الجسيمات غير المنتظمة ذات الرقع الموحدة بمساعدة القوالب". لانغمير . 28 (26): 9915-9919 . doi : 10.1021/la3017563 . PMID 22708736 . 
  26. ↑ هي، تشنبينغ؛ كريتزشمار، إيلونا (6 ديسمبر 2013). "النمذجة بمساعدة القوالب: نهج للجسيمات المرقعة أحادية ومتعددة الرقع ذات شكل رقعة مُتحكم به". لانغمير . 29 (51): 15755-61 . doi : 10.1021/la404592z . PMID 24313824 . 
  27. ↑ جيانغ، شان؛ تشين، تشيان؛ تريباثي، موكتا؛ لويتن، إريك؛ شفايتزر، كينيث س.؛ غرانيك، ستيف (27 يناير 2010). "تخليق وتجميع جسيمات يانوس". المواد المتقدمة . 22 ( 10): 1060-1071 . Bibcode : 2010AdM....22.1060J . doi : 10.1002/adma.200904094 . OSTI 1875526. PMID 20401930. S2CID 7999750 .   {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  28. جيانغ ، شان؛ شولتز، ميتشل جيه؛ تشين، تشيان؛ مور، جيفري إس؛ غرانيك، ستيف (16 سبتمبر 2008). "تخليق جسيمات غروانية ثنائية الوجه بدون مذيب". لانغمير . 24 ( 18 ): 10073-10077 . doi : 10.1021/la800895g . OSTI 1876383. PMID 18715019 .  
  29. 1 2 برادان، س.؛ شو، ل.؛ تشين، س. (24 سبتمبر 2007). "جسيمات يانوس النانوية بتقنية هندسة الأسطح البينية". مواد وظيفية متقدمة . 17 (14): 2385-2392 . doi : 10.1002/adfm.200601034 . S2CID 11591797 . 
  30. ↑ غو، هونغوي؛ يانغ، تشيمو، غاو، جينهاو، تشانغ، سي كيه، شو، بينغ (1 يناير 2005). "ثنائيات غير متجانسة من الجسيمات النانوية: التكوين عند سطح التماس بين سائلين وتعديل سطح الجسيمات بواسطة جزيئات وظيفية". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 127 (1): 34-35 . Bibcode : 2005JAChS.127...34G . doi : 10.1021/ja045220h . PMID 15631435 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  31. ↑ هونغ، ليانغ؛ جيانغ، شان؛ غرانيك، ستيف (1 نوفمبر 2006). "طريقة بسيطة لإنتاج جسيمات غروانية ثنائية الوجه بكميات كبيرة". لانغمير . 22 (23): 9495-9499 . doi : 10.1021/la062716z . PMID 17073470 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  32. ↑ كوي، جينغ-تشين؛ كريتزشمار، إيلونا (29 أغسطس 2006). "كرات البوليسترين غير المتجانسة السطحية بالترسيب الكيميائي". لانغمير . 22 (20): 8281-8284 . doi : 10.1021/la061742u . PMID 16981737 . 
  33. ↑ سردار، راجيش؛ هيب، تايلر ب.؛ شوماكر-باري، جينيفر س. (1 مايو 2007). "تخليق متعدد الاستخدامات لثنائيات جسيمات الذهب النانوية في الطور الصلب باستخدام نهج وظيفي غير متماثل". مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 129 (17): 5356-5357 . Bibcode : 2007JAChS.129.5356S . doi : 10.1021/ja070933w . PMID 17425320 . 
  34. ↑ كيم، جايوب؛ ماتسن، مارك (1 فبراير 2009). "تحديد موضع جسيمات جانوس النانوية في هياكل البوليمرات المتجانسة" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 102 (7) 078303. رمز Bibcode : 2009PhRvL.102g8303K . doi : 10.1103/PhysRevLett.102.078303 . PMID 19257718 . 
  35. ^ إيرهاردت ، راينر. بوكر، ألكسندر، زيتل، هيكو، كايا، هاكون، بيكهاوت-هينتزن، ويم، كراوش، جورج، أبيتز، فولكر، مولر، أكسل إتش إي (1 فبراير 2001). “يانوس ميسيليس” (PDF) . الجزيئات الكبيرة . 34 (4): 1069–1075 . بيب كود : 2001MaMol..34.1069E . دوى : 10.1021/ma000670p .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  36. ↑ وولف، أندريا؛ والثر، أندرياس، مولر، أكسل هـ. إي. (3 نوفمبر 2011). "ثلاثية جانوس: ثلاثة أنواع من جسيمات جانوس غير الكروية النانوية من بوليمر ثلاثي الكتل واحد". الجزيئات الكبيرة . 44 (23): 111103075619002. رمز Bibcode : 2011MaMol..44.9221W . doi : 10.1021/ma2020408 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  37. 1 2 فيلان، كلير؛ غوتمان، فريدريك ؛ مورز، أودري ؛ لو فلوش، باسكال؛ سانشيز، كليمان (1 يناير 2007). "دراسة الجسيمات النانوية المعدنية المُثبَّتة بغلاف من الربيطة المختلطة: انزياح أزرق ملحوظ لحزمة بلازمون السطح يُثبت تكوين جسيمات جانوس النانوية". مجلة كيمياء المواد . 17 (33): 3509. doi : 10.1039/b706613a . S2CID 98355020 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  38. 1 2 3 جاكوبس، روبرت تي إم؛ فان هيريكويزن، جيروين، جيلين، جيروين سي.، كريستيانن، بيتر سي إم، ميسكرز، ستيفان سي جيه، شينينج، ألبرتوس PHJ (1 يناير 2008). "التجميع الذاتي لجسيمات الذهب النانوية البرمائية المزينة بقشرة مختلطة من مادة أوليغو (p-فينيلين فينيلين) وبرباطات أكسيد الإيثيلين". مجلة كيمياء المواد . 18 (29): 3438. دوى : 10.1039 / b803935f . اتش دي ال : 2066/72609 .{{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  39. 1 2 غو، هونغوي؛ تشنغ، رونغكون، تشانغ، شيشيانغ، شو، بينغ (1 مايو 2004). “التوليف السهل ذو الوعاء الواحد للثنائيات المتغايرة ثنائية الوظيفة للجسيمات النانوية: اتحاد النقاط الكمومية والجسيمات النانوية المغناطيسية”. مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 126 (18): 5664–5665 . بيب كود : 2004JAChS.126.5664G . دوى : 10.1021/ja0496423 . بميد 15125648 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  40. ↑ تشاو، نان؛ غاو، مينغ يوان (12 يناير 2009). "جسيمات يانوس المغناطيسية المُحضّرة بطريقة التخليق باللهب: التخليق، والخصائص، والخواص". المواد المتقدمة . 21 (2): 184-187 . Bibcode : 2009AdM....21..184Z . doi : 10.1002/adma.200800570 . S2CID 136731328 . 
  41. ↑ م. فافائي زاده ، و. ر. ثيل (2022). "مواد جانوس ذات المهام المحددة في التحفيز غير المتجانس" . Angew . Chem. Int. Ed . 61 (39) e202206403. Bibcode : 2022ACIE...61E6403V . doi : 10.1002/anie.202206403 . PMC 9804448. PMID 35670287. S2CID 249488989 .   
  42. ^ هونج، ليانج؛ أنجيلو كاشيوتو؛ إريك لويتين؛ ستيف جرانيك (2006). “مجموعات من مجالات يانوس المشحونة”. رسائل النانو . 6 (11): 2510–2514 . بيب كود : 2006NanoL...6.2510H . سيتيسيركس 10.1.1.79.7546 . دوى : 10.1021/nl061857i . بميد 17090082 .  
  43. ↑ جلاسر، ن؛ آدامز، د.ج؛ بوكر، أ؛ كراوش، ج (2006). "جسيمات يانوس عند أسطح التماس بين السوائل". لانغمير . 22 (12): 5227-5229 . doi : 10.1021/la060693i . PMID 16732643 . 
  44. ↑ شو، لي-بينغ؛ سولوليت برادان؛ شاوي تشين (2007). "دراسات قوة الالتصاق للجسيمات النانوية ثنائية الوجه". لانغمير . 23 (16): 8544-8548 . doi : 10.1021/la700774g . PMID 17595125 . 
  45. ↑ بينكس، بي بي؛ إس أو لومسدون (2000). "انقلاب الطور الكارثي لمستحلبات الماء في الزيت المثبتة بواسطة السيليكا الكارهة للماء". لانغمير . 16 (6): 2539-2547 . doi : 10.1021/la991081j .
  46. ↑ دينسمور، أ.د.؛ مينغ ف. هسو؛ م.ج. نيكولايدس؛ مانويل ماركيز؛ أ.ر. باوش؛ د.أ. ويتز (1 نوفمبر 2002). "الكولويدوسومات: كبسولات نفاذية انتقائية تتكون من جسيمات غروانية". مجلة ساينس . 298 (5595): 1006-1009 . رمز Bibcode : 2002Sci...298.1006D . CiteSeerX 10.1.1.476.7703 . doi : 10.1126/science.1074868 . PMID 12411700. S2CID 2333453 .   
  47. ↑ أفيرارد، روبرت؛ برنارد ب. بينكس؛ جون هـ. كلينت (28 فبراير 2003). "مستحلبات مثبتة فقط بواسطة جسيمات غروانية". التقدم في علوم الغرويات والأسطح البينية . 100-102 : 503-546 . doi : 10.1016/S0001-8686(02)00069-6 .
  48. ^ تاكاهارا، يوشيكو ك. شيجيرو إيكيدا؛ ساتورو إيشينو؛ كوجي تاتشي؛ كيتا إيكيوي؛ تاكاو ساكاتا؛ توشياكي هاسيغاوا؛ هيروتارو موري؛ ميتشيو ماتسومورا؛ بونشو أوهتاني (2005). “جسيمات السيليكا المعدلة بشكل غير متماثل: خافض للتوتر السطحي للجسيمات البسيطة لتثبيت قطرات الزيت في الماء”. ج. صباحا. الكيمياء. شركة نفط الجنوب . 127 (17): 6271–6275 . بيب كود : 2005JAChS.127.6271T . دوى : 10.1021/ja043581r . بميد 15853333 . 
  49. ↑ بيرو، أديلين؛ مونييه، فابريس؛ شميت، فيرونيك؛ رافين، سيرج (2009). "إنتاج كميات كبيرة من جسيمات "جانوس" النانوية باستخدام مستحلبات الشمع في الماء". الغرويات والأسطح أ: الجوانب الفيزيائية والكيميائية والهندسية . 332 (1): 57-62 . doi : 10.1016/j.colsurfa.2008.08.027 .
  50. ^ تيو ، بون م. سو كيونغ سوه؛ تي آلان هاتون ؛ موثوبانديان أشوككومار؛ فرانز جريسر (2010). “التوليف الكيميائي الصوتي للجسيمات النانوية المغناطيسية يانوس”. لانجميور . 27 (1): 30-33 . دوى : 10.1021 / la104284v . بميد 21133341 . 
  51. ^ فالتر ، أندرياس. هوفمان، مارتن. مولر ، أكسل سعادة (11 يناير 2008). “بلمرة المستحلب باستخدام جزيئات يانوس كمثبتات”. Angewandte Chemie الطبعة الدولية . 47 (4): 711–714 . بيب كود : 2008ACIE...47..711W . دوى : 10.1002/anie.200703224 . بميد 18069717 . 
  52. ↑ م. فافائي زاده، و . ر. ثيل (2020). "محفزات جانوس البينية للتفاعلات العضوية البينية". مجلة السوائل الجزيئية 315 113735. doi : 10.1016/j.molliq.2020.113735 . S2CID 225004256 . 
  53. ↑ هاوس، جوناثان ر.؛ جونز، ريتشارد أ. ل.؛ رايان، أنتوني ج.؛ غوف، تيم؛ فافاباخش، رضا؛ غولستانيان، رامين (27 يوليو 2007). "الجسيمات الغروية ذاتية الحركة: من الدفع الموجه إلى المشي العشوائي" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 99 (4) 048102. arXiv : 0706.4406 . Bibcode : 2007PhRvL..99d8102H . doi : 10.1103/PhysRevLett.99.048102 . PMID 17678409 . 
  54. ↑ فالاداريس، ليوناردو ف؛ يو-جو تاو، نيكول س زكريا، فلاديمير كيتايف، فرناندو غاليمبيك، ريموند كابرال، جيفري أ أوزين (22 فبراير 2010). "محركات نانوية محفزة: ثنائيات كروية ذاتية الدفع". سمول . 6 (4): 565-572 . Bibcode : 2010Small...6..565V . doi : 10.1002/smll.200901976 . PMID 20108240 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  55. ↑ غوش، بولاك ك؛ ميسكو، فياتشيسلاف ر؛ مارشيسوني، ف؛ نوري، ف (24 يونيو 2013). "جسيمات يانوس ذاتية الدفع في آلية مسننة: محاكاة عددية". مجلة Physical Review Letters . 110 (26) 268301. arXiv : 1307.0090 . Bibcode : 2013PhRvL.110z8301G . doi : 10.1103/PhysRevLett.110.268301 . PMID 23848928. S2CID 2990747 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  56. ↑ وو، ليز واي؛ بنجامين إم روس؛ سون غوون هونغ؛ لوك بي لي (22 فبراير 2010). "شعاب مرجانية نانوية مستوحاة من الطبيعة مع وظائف استهداف واستشعار خلوية منفصلة". سمول . 6 (4): 503-507 . Bibcode : 2010Small...6..503W . doi : 10.1002/smll.200901604 . PMID 20108232 . 
  57. ^ سوتيريو، جورجيوس أ. آن إم هيرت، بيير إيف لوزاتش، ألكسندرا تيليكي، فرانك كروميتش، سوتيريس إي. براتسينيس (2011). "الجسيمات النانوية الهجينة، المطلية بالسيليكا، الشبيهة بالبلازمونية والمغناطيسية" . الكيمياء. ماطر . 23 (7): 1985-1992 . دوى : 10.1021 / cm200399t . بمك 3667481 . بميد 23729990 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  58. ↑ تاكاسي، نيسيساكو؛ ت. توري، ت. تاكاهاشي، ي. تاكيزاوا (2006). "تخليق جسيمات يانوس ثنائية اللون أحادية التشتت ذات تباين كهربائي باستخدام نظام تدفق مشترك ميكروفلويدي". مواد متقدمة 18 (9): 1152-1156 . Bibcode : 2006AdM....18.1152N . doi : 10.1002/adma.200502431 . S2CID 137260731 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  59. ↑ لافارس، نيك (26 أغسطس 2021). "الجرافين ذو الوجهين يمنح بطارية أيونات الصوديوم زيادة عشرة أضعاف في السعة" . نيو أطلس . تم الاسترجاع في 26 أغسطس 2021 .