雅努斯（Janus）是古羅馬神話中的門神、保護神，也稱為雙面神，科學(xué)家從中獲得靈感制備了同時具有兩種不同化學(xué)性質(zhì)的Janus微粒，可廣泛應(yīng)用于電子器件、化學(xué)催化、穩(wěn)定劑、環(huán)境保護、生物醫(yī)藥、微納機器人等領(lǐng)域。目前，報道的Janus微粒形成的兩種形態(tài)和化學(xué)性質(zhì)都是固定不變的。
西南交通大學(xué)鄭曉彤課題組從四川獨特的川劇“變臉”藝術(shù)中獲得靈感，近年來一直在探索開發(fā)具有智能化的Janus納米粒子，即讓Janus的不同形態(tài)或化學(xué)性質(zhì)能夠在外界環(huán)境的刺激下相互轉(zhuǎn)換。這樣不僅可以讓Janus的不同功能自由變化，極大地增強了它的應(yīng)用前景，同時也讓Janus的研究具有藝術(shù)美感。
“變臉”藝術(shù)的靈感
圖1. 設(shè)計一種初始形狀；將初始形狀變形為另一種形狀；在溫度、電、磁、pH等外界刺激下自動恢復(fù)到初始形狀。
具有仿生功能的智能Janus納米粒子
圖2. 模擬“水母”的具有形狀記憶功能的Janus納米粒子；通過自創(chuàng)的瞬時負(fù)壓法制備具有兩親性的Janus納米膠束，在溫度刺激下，疏水有機分子自動回縮，再恢復(fù)到球形形態(tài)，整個過程類似于水母的運動。
Janus納米粒子的“變臉”
圖3 由于磁性納米粒子的加入，兩親性Janus納米粒子可以變形為新的具有兩親性和磁性雜化結(jié)構(gòu)的Janus納米粒子，而且雜化粒子在溫度刺激下可以再次變形，進而實現(xiàn)將磁性粒子收入膠束球里的功能。
納米尺度下的監(jiān)測
圖4.在微小的納米尺度下監(jiān)測Janus納米粒子一直是個挑戰(zhàn)。我們提出利用TEM、WCA、DLS等常規(guī)表征方法，并通過T檢驗的統(tǒng)計方法，建立一套系統(tǒng)的監(jiān)測體系，可以觀察到Janus粒子在微觀世界中有趣的智能變化。
該研究的重要意義在于，通過對Janus納米粒子的智能化研究，使具有不同化學(xué)特性的Janus粒子在微納尺度下實現(xiàn)可響應(yīng)變形。因此，這種具有“變臉”功能的智能Janus納米膠束在載藥釋放、重金屬處理、電子芯片、微納機器人等多個領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用前景。
論文鏈接：
Bingyun Yan, Xiaotong Zheng*, Pandeng Tang, Huikai Yang, Jing He, Shaobing Zhou. Investigating Switchable Nanostructures in Shape Memory Process for Amphipathic Janus Nanoparticles. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, DOI: 10.1021/acsami.8b11276.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b11276
Jinlong Zhang, Xiaotong Zheng*, Fengluan Wu, Bingyun Yan, Shaobing Zhou, Shuxin Qu, Jie Weng. Shape Memory Actuation of Janus Nanoparticles with Amphipathic Cross-Linked Network.ACS Macro Letters, 2016;5;1317-1321.
