Janus particles in a gaussian optical potential: A comparative experimental study

Yakın zamanlarda gösterilmiştir ki, silika/altın Janus parçacıkları, homojen optik potansiyele maruz kaldıkları zaman, hidrodinamik doğalarından kaynaklanarak aralarında oluşan çekici kuvvet etkileşimlerinden dolayı kümeleşebilimektedirler. Bu etkileşimler aynı anda birkaç farklı faktörün bir araya gelmesinden doğmaktadırlar: altın kaplamadan dolayı optik yoğunluğun kısmi olarak soğurulması sonucu oluşan sıcaklık farkı neticesiyle Janus parçacığın kendi etrafında oluşturduğu termoforetik akış, parçacığın alt kısmında bulunan tabansal sınır koşulu, yerçekiminden dolayı parçacığın spesifik oryantasyonu (kaplı kısmın alt tarafa gelmesi) ve silica parçacıklarının su içerisindeyken kendilerine has özellikleri olan soğuk alanlardan sıcak alanlara doğru hareket etmeleri. Makale içerisinde sunulan modele göre, sistemin davranışını açıklayan birkaç mümkün olasılık var: eğer paçacığı oluşturan materyal, zıt kökenli termoforetik özelliklere sahip ise (paracık sıcak bölgeden soğuk bölgeye hareket ediyorsa), bu durumda hidrodinamik etkileşimler ters yöne döner ve kümeleşme gözlemlenmemiş olur. Diğer bir soru da, yüzey sınır koşulunun da bu kümeleşmede rol oynayıp oynamadığıyla alakalıdır. Bu çalışmada, yukarıda verilen iki durumu da incledik; silika-altın Janus parçacıkları ile poylstryene-altın Janus parçacıklarının Gausian potansiyel altındaki davranışsal farklarını iki farklı yüzeysel sınır koşuluyla beraber (cam lam ve polymer lam içinde) karşılaştırmak suretiyle incelemelerde bulunduk. Bulgularımıza göre, polymer lam kullanıldığu durumda, polymer-altın Janus parçacıkları için ortaya itici hidrodinamik etkileşimleri çıkmakta ve az miktarda da olsa aynı etkileşimler silika-altın Janus parçacıkları için de bulunmaktadır. Bunun yanı sıra, polymer-altın kaplamalı ve kaplamasız olmak üzere iki farklı türü içeren solüsyonlarda, optik kuvvetler ile hidrodinamik kuvvetlerin bir arada bulunması dolayısıyla, iki türün nisbeten hızla ayrışmasını gözlemledik. Bu gözlemimizi parçacık sınıflandırmasında uygulamalı alanlarda işe yarayabilecek bir sonuç olarak görüyoruz. Deneysel anlamdaki basit sayılabilecek bu sonucun yanı sıra, bu çalışma ile ne kadar değişik çeşitlerde sistemin doğasında birarada bulunan kuvvetleri ayarlayarak değişik sonuçlar elde edebileceğimizi gösterdi.