液体エマルジョン液滴におけるコロイド粒子の正確な自己ポジション

粒子によるエマルジョン液滴を装飾すると、食品や医薬品が安定します。界面粒子もエアロゾルの形成に影響を及ぼし、大気中のCO2交換に影響を与えます。文献には無秩序な液滴インターフェイスでの粒子の研究がたくさんありますが、ユビキタスな秩序化された界面のこのような研究は利用できません。ここでは、このような実験的研究を報告し、結晶表面単層の構造的トポロジカル欠陥として識別される特定の表面位置に自発的に自己位置に自発的に自己位置にあることを示します。この単層は温度T = TSで形成され、液滴液を残し、TD <TSでの走行は、球体からイコサヘドラルへの液滴の自発的な形状変化遷移となります。粒子の表面位置は遷移では変わらず、これらの位置が球体が登録されたicosahedronの頂点と一致することを示しています。さらに冷却すると、他のポリヘドラへの液滴形状変化が発生し、粒子は常にポリヘドラの頂点に残ります。まだ低い温度では、粒子は液滴から自発的に排出されます。私たちの結果は、準二次元湾曲結晶の分子スケールの弾力性を調査し、細胞膜上のタンパク質の位置付けなどの他のフィールドにも影響を与え、本質的な生物学的機能を制御します。リガンド装飾粒子、およびここで見つかった正確な温度変動表面位置制御を使用すると、これらの液滴を使用して、液滴の高分子様化によるアセンブリー構造固定の可能性があるため、これらの液滴をより大きな構造に使用することもできます。液体。

Decorating emulsion droplets by particles stabilizes foodstuff and pharmaceuticals. Interfacial particles also influence aerosol formation, thus impacting atmospheric CO2 exchange. While studies of particles at disordered droplet interfaces abound in the literature, such studies for ubiquitous ordered interfaces are not available. Here, we report such an experimental study, showing that particles residing at crystalline interfaces of liquid droplets spontaneously self-position to specific surface locations, identified as structural topological defects in the crystalline surface monolayer. This monolayer forms at temperature T = Ts, leaving the droplet liquid and driving at Td < Ts a spontaneous shape-change transition of the droplet from spherical to icosahedral. The particle's surface position remains unchanged in the transition, demonstrating these positions to coincide with the vertices of the sphere-inscribed icosahedron. Upon further cooling, droplet shape-changes to other polyhedra occur, with the particles remaining invariably at the polyhedra's vertices. At still lower temperatures, the particles are spontaneously expelled from the droplets. Our results probe the molecular-scale elasticity of quasi-two-dimensional curved crystals, impacting also other fields, such as protein positioning on cell membranes, controlling essential biological functions. Using ligand-decorated particles, and the precise temperature-tunable surface position control found here, may also allow using these droplets for directed supra-droplet self-assembly into larger structures, with a possible post-assembly structure fixation by UV polymerization of the droplet's liquid.