• AFM
• miscele PMMA-particelle Janus
• nanoparticelle anfifiliche
• Pickering

L’obiettivo di questo lavoro di tesi è stato la sintesi e la caratterizzazione di particelle Janus anfifiliche a base silice. Sono stati sintetizzati 3 lotti di particelle di silice (NPs 1, NPs 2 e NPs 3) aventi il diametro desiderato di circa 100 nm tramite sintesi di Stӧber. Per modificare selettivamente la superficie delle particelle, è stata preparata un’emulsione di Pickering, un processo che prevede l’adsorbimento delle particelle su grani di paraffina in modo tale da lasciare sguarnita solo parte della superficie di ogni particella. Il successo di tale preparazione è stato verificato tramite analisi di microscopia a scansione elettronica (SEM) che ha mostrato particelle di silice adsorbite sulla superficie dei grani di cera a formare un monostrato.
La prima tipologia di particelle Janus (JPF) è stata ottenuta per modifica dell’emulsione con 1H,1H,2H,2H-perfluoroottiltrietossisilano (PFOTES). L’innesto superficiale delle catene fluorurate è stato dimostrato tramite analisi spettroscopiche IR-ATR e 1H-NMR ed analisi TGA. Le ultime due tecniche menzionate hanno permesso di stimare la densità di grafting fornendo rispettivamente un valore di 7 e 32 funzionalità/nm2. L’elevato valore ottenuto da TGA è stato associato alla presenza di catene fluorurate condensate tra loro a formare uno o più strati disordinati, di cui solo quello più superficiale sarebbe rilevabile da analisi NMR.
Una seconda tipologia di particelle Janus (JPFN3) è stata ottenuta modificando le particelle JPF sull’emisfero non modificato nella prima reazione usando una reazione con iodopropiltrimetossisilano e successiva sostituzione nucleofila one-pot con sodio azide. Tale intermedio è stato caratterizzato attraverso spettroscopia ATR e TGA ma non è stato possibile osservare differenze rispetto alle particelle JPF. Tuttavia, le particelle hanno mostrato un diverso comportamento in solventi organici, suggerendo che la loro composizione superficiale fosse cambiata e sono quindi state usate nella successiva reazione di grafting con amilosio modificato.
Questo ultimo (Aox mod) è stato ottenuto per reazione di ossidazione con periodato di sodio e successiva amminazione riduttiva con propargilamina. Il grado di ossidazione determinato per titolazione acido-base, dopo reazione con idrossilamina cloridrato, è stato di 2,5% ed il grado di funzionalizzazione con gruppi alchinici, ottenuta da analisi elementare, è risultato di circa 0,5 – 1 % di atomi di azoto.
La reazione tra Aox mod e le particelle JPFN3 è stata condotta in condizione di cicloaddizione 1-3 dipolare azide-alchino con rame (I)/PMDETA come catalizzatore. Le particelle ottenute (JPFA) sono state caratterizzate attraverso spettroscopia ATR, 1H-NMR, analisi TGA e test colorimetrico con antrone. Tuttavia sia le analisi spettroscopiche che l’analisi TGA non hanno mostrato variazioni rispetto alle particelle JPF. Al contrario il test colorimetrico con antrone ha fornito una densità di grafting del polisaccaride di 0,55 catene/nm2.
Le particelle Janus JPF e JPFA sono state miscelate con polimetilmetacrilato in soluzione di TFE a diverse concentrazioni e sono stati prodotti film per solution casting e spin coating. I campioni ottenuti sono stati analizzati tramite microscopia a forza atomica (AFM). La topografia superficiale più interessante è stata ottenuta per il campione con concentrazione di JPF all’1% e di PMMA al 5%, il cui film ottenuto tramite solution casting ha mostrato uno strato continuo di particelle sul lato a contatto con il substrato vetroso, su cui è stata depositata la dispersione, che ha infatti indotto il distacco completo e spontaneo del film stesso dal vetrino usato come supporto per la preparazione del film.