Particules Janus cylindriques formées par auto-assemblage de polymères en milieu aqueux

Abstract

Contrôler la forme et la structure des nanoparticules est utile dans le cadre de nombreuses applications. L’objectif de cette étude était de déterminer si et comment la liaison hydrogène peut être utilisée pour contrôler la forme et la structure fine de nanoparticules de polymère formées dans l'eau par auto-assemblage. Les principaux effets démontrés sont les suivants. (1) Des particules cylindriques très stables d'une longueur de plusieurs centaines de nanomètres et d'un diamètre monodisperse de 10 nm peuvent être obtenues dans l'eau par auto-assemblage de polymères hydrophiles décorés par un motif penta-urée. Aucun domaine hydrophobe particulier n'est requis pour sa stabilité. (2) La structure de l'espaceur reliant le motif associatif au polymère a un effet précédemment sous-estimé sur la longueur des particules cylindriques. (3) Un motif associatif par liaisons hydrogène peut être associé à un polymère thermosensible, pour former des particules cylindriques à température ambiante mais qui se désassemblent à des températures plus basses. (4) Des particules cylindriques Janus (c'est-à-dire des particules non-centrosymétriques, allongées, avec deux faces de compositions différentes) peuvent être obtenues.Controlling the shape and the structure of nanoparticles is useful in the context of many applications. The objective of this study was to determine if and how hydrogen bonded self-assembly in water can be used to control the shape and the fine structure of polymer nanoparticles. The main effects that were demonstrated are the following. (1) Very stable rod-like particles with a length of several hundreds of nanometers and a monodisperse diameter of 10 nm can be obtained in water by self-assembly of hydrophilic polymers decorated by a penta-urea sticker. No obvious hydrophobic domain is required for its stability. (2) The structure of the spacer connecting the sticker to the polymer has a previously underestimated effect on the length of the nanorods. (3) The control of the shape of the nanoparticles by a hydrogen bonded sticker can be combined with the thermo-responsiveness of the polymer, so that the nanorods formed at room temperature disassemble at lower temperatures. (4) It is possible to prepare Janus nanorods (i.e. non-centrosymmetric rod-like particles with two sides of different compositions) by using unsymmetrical and complementary tris-urea stickers in water. The Janus topology is obtained independently of the actual polymers used. The versatility and scalability of this approach allows to investigate the rich properties that can be predicted for such easily functionalizable nano-objects. In particular, we show these Janus nanorods are superior stabilizers for oil in water emulsions