古罗马神Janus头部具有两张脸,一面朝过去,一面向未来,充分体系了哲学的辩证统一,与中国古代哲学的“阴阳合一”思想高度一致,其典型的结构化特征给予人们无尽遐想的空间。Janus材料是一类特殊的多相多组分功能复合材料,具有不同化学组成和功能复合空间分区特性。早在1989年,Casagrande等用“Janus beads”描述一侧亲水、一侧疏水的玻璃微球,称之为两亲性固体。1991年,诺贝尔物理学奖得主de Gennes在其获奖辞中预言,Janus颗粒类似双亲性分子,可高效稳定界面并具有明确取向特性,颗粒间缝隙能够为物质在两相间的传输提供通道,指出具有双重性质和特殊微结构的复合颗粒具有重要意义。
Janus材料作为特殊的多组分多功能复合材料,为化学、物理、材料、生命等多学科交叉提供了关键材料手段。Janus材料因其独特的结构和多重性能集成及广泛的应用前景,已成为近二十年来材料领域中的一个研究热点。Janus颗粒为设计新型颗粒乳化剂、多相催化剂、自驱动纳米马达及作为构筑单元组装形成功能超结构等交叉领域提供了理想的科研平台,在物理、化学、材料及生物等领域的交叉应用方面展现出诱人前景。在我国,有关Janus材料的研究始于2000年左右;近十年(2012~2021年),国家自然科学基金委员会资助的相关项目就有130多项,充分反映了该研究领域的活跃度,且越来越受关注。
杨振忠教授研究团队深入Janus材料研究近二十年,在设计和制备方法学、批量生产技术及工程应用等方面均取得了突出成绩,在国内外具有重要影响力。杨振忠教授在国内最早发起了Janus材料研讨会;他与国际同行发起并组织了环太平洋化学会会议的Janus材料分会,广泛促进了学术交流,也显著提升了我国在该领域的国际影响力。
本书由杨振忠教授组织活跃在该领域前沿的优秀学者撰写而成,涵盖了理论与模拟、合成方法学、性质及应用等方面的代表性成果和发展趋势。作为我国Janus材料领域的首部著作,该书将对Janus材料的科学研究与交叉应用具有积极的推动作用,并产生深远的影响。本书图文并茂,内容来自原始文献和作者多年的研究积累,反映该领域的基本研究方法与最新研究成果,可作为化学、物理、材料、生物等相关专业的高年级本科生和研究生的教材或参考用书。
全书共9章。第1章介绍DNA功能化Janus颗粒;第2章介绍微流控可控构建Janus颗粒及其应用;第3章介绍嵌段共聚物自组装构筑Janus纳米颗粒;第4章介绍乳液法制备Janus颗粒;第5章介绍分子内交联制备Janus纳米颗粒;第6章介绍金基无机杂化非对称纳米颗粒的制备及其生物学应用;第7章介绍纳米颗粒表面活性剂和结构化液体;第8章介绍Janus材料在聚合物共混体系中的应用;第9章介绍Janus胶体的乳液界面组装及其应用;第10章介绍Janus胶体马达。