journal article·2024

Dilute suspensions of Janus rods: the role of bond and shape anisotropy

Carlo Andrea De Filippo, Sara Del Galdo, Emanuela Bianchi, Cristiano De Michele, Barbara Capone

Nanoscale· Volume 16· Issue 39
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Abstract

Nanometer-sized clusters are often targeted due to their potential applications as nanoreactors or storage/delivery devices. One route to assemble and stabilize finite structures consists of imparting directional bonding patterns between the nanoparticles. When only a portion of the particle surface is able to form an inter-particle bond, finite-size aggregates such as micelles and vesicles may form. Building on this approach, we combine particle shape anisotropy with the directionality of the bonding patterns and investigate the combined effect of particle elongation and surface patchiness on the low density assembly scenario. To this aim, we study the assembly of tip-functionalised Janus hard spherocylinders by means of Monte Carlo simulations. By exploring the effects of changing the interaction strength and range at different packing fractions, we highlight the role played by shape and bond anisotropy on the emerging aggregates (micelles, vesicles, elongated micelles, and lamellae). We observe that shape anisotropy plays a crucial role in suppressing phases that are typical to spherical Janus nanoparticles and that a careful tuning of the interaction parameters allows promoting the formation of spherical micelles. These finite-size spherical clusters composed of elongated particles might offer more interstitials and larger surface areas than those offered by micelles of spherical or almost-spherical units, thus enhancing their storage and catalytic properties.
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Research context

OpenAlex topics: Pickering emulsions and particle stabilization

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Affiliations

Science Department, University of Roma Tre, Via della Vasca Navale 84, 00146, Rome, Italy

Institut für Theoretische Physik, TU Wien, Wiedner Hauptstraße 8-10, A-1040 Wien, Austria

CNR-ISC, Uos Sapienza, Piazzale A. Moro 2, 00185 Roma, Italy

Physics Department, University of Roma “Sapienza”, Piazzale Aldo Moro 2, 00186, Rome, Italy

Funding

Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca · Ministero dell'Università e della Ricerca · Austrian Science Fund

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