Phase diagrams of Janus fluids with up-down constrained orietations

Abstract

Se ha estudiado un tipo de mezclas binarias de fluidos Janus formados por esferas coloidales con los límites hidrofóbicos de los hemisferios a señalar hacia arriba o hacia abajo por medio del conjunto de Gibbs, las simulaciones de Monte Carlo y por aproximaciones analíticas simples. Estos fluidos pueden ser experimentalmente realizados por la aplicación de un campo eléctrico estático externo. Se analizan las transiciones de gas-líquido y de fase de desunión en cinco modelos específicos con diferentes afinidades parte-parte. Se ha encontrado que una transición de gas-líquido está presente en todos los modelos, incluso si sólo uno de las cuatro posibles interacciones parte-parte ejerce atracción. Además, siempre que la atracción entre partículas como es más fuerte que entre la diferencia entre éstas, el sistema se mezcla en dos subsistemas con diferente composición a temperaturas suficientemente bajas y altas densidades.

A class of binary mixtures of Janus fluids formed by colloidal spheres with the hydrophobic hemispheres constrained to point either up or down are studied by means of Gibbs ensemble Monte Carlo simulations and simple analytical approximations. These fluids can be experimentally realized by the application of an external static electrical field. The gas-liquid and demixing phase transitions in five specific models with different patch-patch affinities are analyzed. It is found that a gas-liquid transition is present in all the models, even if only one of the four possible patch-patch interactions is attractive. Moreover, provided the attraction between like particles is stronger than between unlike particles, the system de mixes into two subsystems with different composition at sufficiently low temperatures and high densities.