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当前制备各向异性纤维素纳米棒（Janus 型）研究较少，且现有方法存在局限。研究人员以表面含 ATRP 引发位点的 CNCs 稳定皮克林乳液，经界面 SI-ATRP 聚合制备两亲性 Janus CNCs。该成果为相关材料制备提供新途径。
在材料科学的微观世界里，纤维素纳米晶（Cellulose Nanocrystals，CNCs）宛如一颗璀璨的新星，吸引着众多科研人员的目光。CNCs 是由纤维素底物经硫酸水解制得的棒状粒子，长度在 50 - 200nm，宽度为 3 - 50nm。它凭借可再生、生物相容性好、机械性能优异、高长径比等诸多优点，在催化剂、水凝胶、气凝胶、传感器等众多领域展现出巨大的应用潜力。
然而，材料研发的道路并非一帆风顺。目前，从 CNCs 构建创新功能材料面临着一个关键挑战 —— 对其表面性质的精细调控。尽管通过化学功能化可在一定程度上解决这个问题，但制备各向异性的 Janus 型纤维素纳米棒仍处于探索阶段。传统制备 Janus 型纳米粒子的方法，如基于醛选择性反应修饰 CNCs 的方法，存在诸多局限，比如接枝链数量受可及醛基数量限制，且只能得到末端接枝结构，难以满足多样化的应用需求。因此，开发一种高效、通用的制备 Janus 型 CNCs 的方法迫在眉睫。
为了攻克这一难题，来自未知研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项以 “制备两亲性 Janus 纤维素纳米晶：皮克林乳液界面 SI-ATRP 聚合的研究”。研究人员通过在 CNCs 表面引入不同数量的原子转移自由基聚合（Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP）引发位点，利用这些修饰后的 CNCs 分别稳定水包油（Oil-in-Water，O/W）和油包水（Water-in-Oil，W/O）皮克林乳液，乳液中分别含有亲水性单体 N - 异丙基丙烯酰胺（N - isopropylacrylamide，NIPAm）和疏水性单体苯乙烯（Styrene，Sty）。随后，经界面表面引发原子转移自由基聚合（Surface-Initiated ATRP，SI-ATRP）反应，成功制备出两亲性 Janus CNCs。这一成果为制备具有独特性能的复杂自组装材料开辟了新的路径，有望推动材料科学在多个领域的发展。该研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》上。
在这项研究中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，通过酯化反应在 CNCs 表面接枝溴代异丁酰基（Bromoisobutyryl moieties），以引入 ATRP 引发位点，利用 X 射线光电子能谱（XPS）评估溴化程度，傅里叶变换红外光谱（FT-IR）证实接枝反应；接着，使用修饰后的 CNCs 稳定 O/W 和 W/O 乳液；最后，通过界面 SI-ATRP 聚合反应制备 Janus CNCs，并采用 FT-IR 光谱、13C 交叉极化魔角旋转核磁共振光谱（13C CP-MAS NMR spectroscopy）、透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）和光学显微镜对产物进行全面表征。
下面来详细看看研究结果。在 “制备溴化 CNCs” 部分，研究人员在室温下，以 N,N - 二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，4 - 二甲氨基吡啶（DMAP）为催化剂，三乙胺（TEA）为质子捕获剂，通过与溴代异丁酰溴（BIBB）的酯化反应，在 CNCs 表面成功接枝了溴化 ATRP 引发位点。通过调整 BIBB 的用量，制备出了不同溴含量的粒子，XPS 和 FT-IR 分析结果验证了这一过程。
“结论” 部分，研究人员成功开发了一种通过皮克林乳液界面 SI-ATRP 制备两亲性 Janus CNCs 的方法。控制反应条件，可使制备的粒子分别在低、中接枝水平下稳定 O/W 和 W/O 乳液。这不仅为 Janus 型 CNCs 的制备提供了新方法，还为其在乳化、自组装等领域的应用奠定了基础。
综上所述，这项研究成功制备出两亲性 Janus CNCs，解决了传统制备方法的局限性问题。其意义不仅在于为材料科学领域提供了一种新型的纳米材料制备策略，还有望推动相关材料在生物医学、环境科学、纳米技术等多个领域的应用，为开发具有独特性能的复杂自组装材料带来新的思路和方向。未来，基于这一研究成果，科研人员可以进一步探索 Janus CNCs 在不同领域的应用潜力，优化制备工艺，提高材料性能，为材料科学的发展注入新的活力。
