МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЯНУС-ЧАСТИЦ И ОБОБЩЕНИЕ ГИПОТЕЗЫ ПЛАТО СТАНДАРТНОГО ДВОЙНОГО ПУЗЫРЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Янус- частицы являются одной из форм существования гетерогенных микро- и наночастиц. Удобным математическим прототипом янус- частиц является двойной пузырь, описанный Плато при решении проблемы минимальных поверхностей. Основное различие между двойным пузырем и янус- частицей заключается в дополнительном условии, что межфазные границы могут иметь разные упругие свойства. Решение для этого случая получено с использованием метода Юнга. Указаны пределы его существования. Продемонстрирована зависимость конфигурации янус- частиц от соотношения поверхностных свойств и образующих их объемов.

Об авторах

В. Б Федосеев

Институт металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН

Email: vbfedoseev@yandex.ru
Нижний Новгород, Россия

Список литературы

  1. Marschelke C., Fery A., Synytska A. Janus particles: from concepts to environmentally friendly materials and sustainable applications // Colloid Polym. Sci. 2020. V. 298. № 7. P. 841-865. https://doi.org/10.1007/s00396-020-04601- y
  2. Хлебцов Б.Н. Функциональные наночастицы: синтез и практические применения // Коллоид. журн. 2023. Т. 85. № 4. P. 399-402. https://doi.org/10.31857/s0023291223600426
  3. Лернер М.И., Бакина О.В., Казанцев С.О. и др. Бикомпонентные серебросодержащие наночастицы: связь морфологии и электрокинетического потенциала // Коллоид. журн. 2023. Т. 85. № 4. P. 443-452. https://doi.org/10.31857/s002329122360030x
  4. Guisbiers G., Khanal S., Ruiz-Zepeda F., et al. Cu-Ni nano-alloy: Mixed, core-shell or Janus nano-particle? // Nanoscale. 2014. V. 6. № 24. P. 14630-14635. https://doi.org/10.1039/c4nr05739b
  5. Taranovskyy A., Tomán J.J., Gajdics B.D., Erdélyi Z. 3D phase diagrams and the thermal stability of two-component Janus nanoparticles: effects of size, average composition and temperature // Phys. Chem. Chem. Phys. 2021. V. 23. № 10. P. 6116-6127. https://doi.org/10.1039/d0cp06695h
  6. Wautellet M., Shirinyan A.S. Phase transitions in binary alloys: nanoparticles and nanowires // Arch. Metall. Mater. 2006. V. 51. № 4. P. 539-545.
  7. Plateau J. Statique expérimentale et théorique des liquides soumis aux seules forces moléculaires // Gauthier-Villars, Paris. 1873.
  8. Hutchings M., Morgan M., Ritore F. Proof of the double bubble conjecture // Ann. Math. 2002. V. 155. № 2. P. 459-489. https://doi.org/10.2307/3062123
  9. Hutchings M., Morgan F., Ritore M., Ros A. Proof of the double bubble conjecture // Electron. Res. Announc. Am. Math. Soc. 2000. V. 6. № 6. P. 45-49. https://doi.org/10.1090/S1079-6762-00-00079-2
  10. Taylor J.E. The structure of singularities in soap-bubble-like and soap-film-like minimal surface // Ann. Math. 1976. V. 103. № 3. P. 489-539. https://doi.org/10.2307/1970949
  11. Сдобняков Н.Ю., Соколов Д.Н., Кульпин Д.А. и др. Исследование проблемы термодинамической устойчивости манжета жидкости между двумя сферическими наночастицами // Конденсированные среды и межфазные границы. 2011. V. 13. № 2. P. 196-202.
  12. Lawlor G.R. Double bubbles for immiscible fluids in Rn // J. Geom. Anal. 2014. V. 24. № 1. P. 190-204. https://doi.org/10.1007/s12220-012-9333-1
  13. Bongiovanni E., Di Giosia L., Diaz A., et al. Double bubbles on the real line with log-convex density // Anal. Geom. Metr. Spaces. 2018. V. 6. № 1. P. 64-88. https://doi.org/10.1515/agms-2018-0004
  14. Фоменко А.Т. Многомерная задача Плато в римановых многообразиях // Математический сборник. 1972. T. 89(131). № 3(11). C. 475-519.
  15. Young T. III. An essay on the cohesion of fluids // Philos. Trans. R. Soc. London. 1805. V. 95. № 95. P. 65-87. https://doi.org/10.1098/rstl.1805.0005
  16. Jasper W.J., Anand N. A generalized variational approach for predicting contact angles of sessile nano-droplets on both flat and curved surfaces // J. Mol. Liq. 2019. V. 281. P. 196-203. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.02.039
  17. Rickayzen G. Molecular theory of capillarity // Phys. Bull. 1983. V. 34. № 10. P. 437-438.
  18. Virgilio N., Desjardins P., L'Espérance G., Favis B.D. In situ measure of interfacial tensions in ternary and quaternary immiscible polymer blends demonstrating partial wetting // Macromolecules. 2009. V. 42. № 19. P. 7518-7529. https://doi.org/10.1021/ma9005507
  19. Федосеев В.Б. Равновесная конфигурация янус-частиц при условии компенсации сил поверхностного натяжения // Письма в журнал технической физики. 2025. V. 51. № 11. P. 22-25. https://doi.org/10.61011/PJTF.2025.11.60483.20293
  20. Bouar Y. Le, Onera C. An introduction to the stability of nanoparticles // Mech. nano-objects. Les Presses de l'École des Mines de Paris. Paris. 2011. P. 1-27.
  21. Shirinyan A.S. Two-phase equilibrium states in individual Cu-Ni nanoparticles: size, depletion and hysteresis effects // Beilstein J. Nanotechnol. 2015. V. 6. P. 1811-1820. https://doi.org/10.3762/bjnano.6.185
  22. Pankaj P., Bhattacharyya S., Chatterjee S. Competition of core-shell and Janus morphology in bimetallic nanoparticles: Insights from a phase-field model // Acta Mater. 2022. V. 233. P. 117933. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117933
  23. Guzowski J., Korczyk P.M., Jakiela S., Garstecki P. The structure and stability of multiple micro-droplets // Soft Matter. 2012. V. 8. N. 27. P. 7269-7278. https://doi.org/10.1039/c2sm25838b
  24. Torza S., Mason S.G. Three-phase interactions in shear and electrical fields // J. Colloid Interface Sci. 1970. V. 33. N. 1. P. 67-83. https://doi.org/10.1016/0021-9797(70)90073-1
  25. Nisisako T. Recent advances in microfluidic production of Janus droplets and particles // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2016. V. 25. P. 1-12. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2016.05.003
  26. Zhang Q., Xu M., Liu X., et al. Fabrication of Janus droplets by evaporation driven liquid-liquid phase separation // Chem. Commun. 2016. V. 52. N. 28. P. 5015-5018. https://doi.org/10.1039/c6cc00249h
  27. Rekhviashvili S.S., Kishtikova E.V. On the size dependence of a contact angle // Prot. Met. Phys. Chem. Surfaces. 2012. V. 48. P. 402-405. https://doi.org/10.1134/S2070205112040156
  28. Шишулин А.В., Федосеев В.Б. Размерный эффект при расслаивании твердого раствора Cr-W // Неорганические Материалы. 2018. V. 54. N. 6. P. 574-578. https://doi.org/10.7868/s0002337x18060040
  29. Tolman R.C. The effect of droplet size on surface tension // J. Chem. Phys. 1949. V. 17. N. 3. P. 333-337. https://doi.org/10.1063/1.1747247
  30. Nikolov A., Wasan D. Oil lenses on the air-water surface and the validity of Neumann's rule // Adv. Colloid Interface Sci. 2017. V. 244. P. 174-183. https://doi.org/10.1016/j.cis.2016.05.003
  31. Федосеев В.Б., Максимов М.В. Осциллирующие фазовые превращения раствор-кристалл-раствор в системе состава KCl-NaCl-H2O // Письма в ЖЭТФ. 2015. T. 101. N. 6. C. 424-427. https://doi.org/10.7868/S0370274X15060065
  32. Федосеев В.Б. Осциллирующие фазовые переходы раствор-газ и раствор-кристалл в каплях растворов с одним кристаллизующимся компонентом // Нелинейная динамика. 2017. V. 13. N. 2. P. 195-206. https://doi.org/10.20537/nd1702004

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).