Janus片制備及用作顆粒乳化劑示意圖
Janus材料是指兩種化學組成在同一體系具有明確分區(qū)結構，因而具有雙重性質(zhì)如親水/疏水、極性/非極性，是材料科學的重要研究方向。如何實現(xiàn)這類復雜性膠體的普適性、可控性和量產(chǎn)性制備是其中的關鍵問題。
在國家自然科學基金委、科技部和中國科學院的支持下，化學研究所高分子物理與化學國家重點實驗室的科研人員從2008年開始了Janus膠體制備方法的研究。利用單分散二氧化硅Pickering乳液油水界面的分區(qū)特性，結合雙相的原子轉移自由基聚合技術，制備了有機/無機復合Janus球形膠體 (Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3973-3975)。進一步選擇石蠟為油相冷卻固定二氧化硅膠體，選區(qū)刻蝕制備非球形Janus膠體 (Chem. Commun. 2009, 3871-3873)。在此基礎上，他們進一步發(fā)展了乳液種子聚合結合反應誘導相分離制備了系列亞微米Janus膠體材料，形態(tài)可控如啞鈴形 (Chem. Commun. 2010, 4610-4612；Macromolecules 2010, 43, 5114-5120)，該方法的重要性在于能夠批量制備亞微米Janus膠體材料，為實際應用奠定了基礎。
最近，課題組研究人員以乳液界面為模板，利用乳液界面的Janus性質(zhì)誘導溶膠-凝膠在其界面自組裝制備了Janus中空球。Janus中空球作為容器能選擇性地在空腔內(nèi)裝載物質(zhì)，為中空微球在油水分離和可控釋放等方面的應用提供了新途徑（Chem. Commun. 2011, 47, 1231-1233）。
將上述Janus中空球碎裂得到Janus納米片材料，Janus片的組成和結構可調(diào)。Janus片作為顆粒乳化劑，能高效穩(wěn)定流體，如可在空氣中獲得穩(wěn)定的 “干液滴”（dry droplets）。通過選擇生長物質(zhì)賦予其功能性如在親水一側吸附磁性Fe3O4納米粒子得到磁響應性的Janus復合片，同時不改變其潤濕性，實現(xiàn)了乳液液滴的磁操縱。上述特性在油水分離和強化采油等領域中具有重要意義。
相關研究結果近期發(fā)表（Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 2379-2382）后，被Nature China的Research Highlights欄目評述報道（http://www.nature.com/nchina/2011/110302/full/nchina.2011.17.html）。
