НАЗВАНИЕ СТАТЬИ:
Потенциал взаимодействия активных янус-частиц и его влияние на~устойчивость кластера

СПИСОК АВТОРОВ:
Сеношенко Р.В., Васильев М.М., Петров О.Ф.

СПИСОК АВТОРОВ (С РАСШИФРОВКОЙ):
Сеношенко Рада Владимировна, Васильев Михаил Михайлович, Петров Олег Федорович

DOI:
https://doi.org/10.33849/2026208

ПОСТУПИЛА В РЕДАКЦИЮ:
3 июля 2026 г.

ЖУРНАЛ:
Вестник Объединенного института высоких температур

ТОМ:
22

ГОД:
2026

СТРАНИЦЫ:
39-43

РУБРИКА:
Разное / Междисциплинарные проблемы

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:
коллоидные частицы; активное броуновское движение; янус-частицы; кулоновские структуры; взаимодействие

КОДЫ КЛАССИФИКАТОРОВ:
УДК 537.213, УДК 538.913, УДК 538.971, УДК 544.77.032.13

АННОТАЦИЯ:
Предложено объяснение устойчивости квазидвумерного кластера активных янус-частиц меламин-формальдегид/медь (MF/Cu) в минеральном масле, стабилизированных  mbox{Tween-80}. Частицы радиуса $a=1.025$ мкм образуют ансамбль с характерными межчастичными расстояниями порядка диаметра частицы. Представлены результаты оценки действующих на частицы сил и парного потенциала их взаимодействия, необходимого для поддержания стабильности структуры. Показано, что ван-дер-ваальсово притяжение и отталкивание поверхностных слоев ПАВ не способны обеспечивать удержание частиц на экспериментально наблюдаемых расстояниях. Значительный вклад вносит седиментация частиц, а высокая вязкость минерального масла существенно замедляет диффузию. Для электростатического взаимодействия приведены оценки эффективного поверхностного заряда. Показано, что в слабополярной среде даже величина поверхностного заряда, не превышающая нескольких десятков элементарных, соответствует энергии масштаба $k_B T$ на микронных расстояниях. Приведена упрощенная аддитивная оценка парного потенциала взаимодействия с учетом анизотропии янус-частиц.

TITLE:
Interaction potential of active Janus particles and its effect on cluster stability

AUTHORS:
Senoshenko R.V., Vasiliev M.M., Petrov O.F.

KEYWORDS:
colloidal particles; active Brownian motion; Janus particles; Coulomb structures; interaction

ABSTRACT:
An explanation of the stability of a quasi-two-dimensional cluster of active melamine-formaldehyde/copper (MF/Cu) Janus particles in mineral oil stabilized with Tween-80 has been proposed. Particles with a radius of $a = 1.025$ µm form an ensemble with characteristic interparticle distances of the order of the particle diameter. The results of an analysis of the forces affecting the particles and the pair potential of their interaction, which is necessary to maintain the stability of the structure, are presented. It has been shown that van der Waals and steric interactions are not sufficient to prevent particles from moving away from one another to the distances observed experimentally. Surface charge calculations are made for electrostatic interactions. It is shown that, in a weakly polar medium, even charges of the order of several tens of elementary charges correspond to energies on the order of $k_B T$ at micrometre distances. A simplified additive estimate of the pair interaction potential is given.