Movimiento propulsado por reacciones químicas y mediante luz en partículas Janus y coloides activos

Abstract

Unlike inert matter in equilibrium, active matter such as biological organisms are out of equilibrium generating motion and assemblies from molecular interactions and chemical reactions in the nano and micro-scale. In the past, such properties were considered to be exclusive of living systems, however, developments in colloidal science have enabled to produce synthetic analogues known as active colloids capable of emulating these properties. In this article, we first introduce active colloids and Janus particles, the most well studied examples of this scientific field. Then, we briefly present the common methods to synthesize these particles and the description of the mechanism of propulsion at the single colloid level. Besides, we describe how these particles generate collective behavior and assemblies in conditions out of equilibrium. Finally, we describe important characteristics of these active colloids for their application in areas such as biomedicine and environmental remediation.A diferencia de los materiales inertes en equilibrio, la materia activa como los organismos biológicos se encuentran fuera del equilibrio generando movimiento y ensamblajes a partir de interacciones moleculares y reacciones químicas en la nano- y microescala. Anteriormente, estas propiedades se consideraban exclusivas de organismos vivos; sin embargo, los avances en la ciencia de coloides han permitido generar análogos sintéticos conocidos como coloides activos que emulan dichas propiedades. En este artículo, se realiza primero una introducción a los coloides activos y a las partículas Janus, los ejemplos más resaltantes de esta área emergente. Se presentan brevemente los métodos de síntesis de coloides activos y los principales mecanismos de propulsión a nivel de coloide individual. Se describe también cómo dichas partículas pueden generar un comportamiento colectivo y ensamblarse en condiciones de no equilibrio. Finalmente, se detallan las características más importantes de estos coloides activos para su aplicación en las áreas de biomedicina y remediación ambiental.