Samo-organizacja małych surfaktantów

Surfaktanty, czyli środki powierzchniowo czynne (SURFace ACTive ageNTS), są tzw. cząsteczkami amfifilowymi posiadającymi w swojej strukturze molekularnej zarówno reszty polarne (hydrofilowe), jak i niepolarne (hydrofobowe). Ta szczególna właściwość surfaktantów znalazła powszechne zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu: detergenty, emulgowanie, smarowanie lub synteza nanocząstek. W przeszłości ich wykorzystanie związane było zawsze z rozpuszczaniem określonej cząsteczki surfaktantu w odpowiednim rozpuszczalniku. Jednakże ostatnio opracowano podejście polegające na stosowaniu binarnych mieszanin dwóch ciekłych surfaktantów, pozbawionych rozpuszczalnika. Brak jakiegokolwiek rozpuszczalnika maksymalizuje stężenie środka powierzchniowo czynnego, dlatego parametry układu wynikające z bliskiej obecności dwóch cząsteczek, są doprowadzane do  skrajności.

Dowodem skuteczności tej strategii jest obserwacja niespotykanych właściwości mieszanin ciekłych na bazie małych surfaktantów, takich jak: zwiększona przewodność protonowa, anormalna dyfuzja 1D, antyarrheniusowskie zachowanie się przewodnictwa protonowego czy ujemna stała dielektryczna [1, 2, 3].

Obserwacja tych niespodziewanych właściwości związana jest z delikatną równowagą pomiędzy oddziaływaniami polarno-polarnymi, polarno-apolarnymi i apolarno-apolarnymi, w których biorą udział obie cząsteczki mieszaniny surfaktantu. Efekty te kontrolują samoorganizację molekuł prowadząc do, zależnej od stężenia, lokalnej nano-segregacji roztworu. Celem obecnie prowadzonych badań jest określenie fizykochemicznych zasad leżących u podstaw powstawania międzycząsteczkowych nano-agregatów, w szczególności zrozumienie jak ich lokalna struktura i dynamika wpływa na obserwowane własności makroskopowe mieszaniny.

W badaniach wykorzystywane są następujące metody eksperymentalne: Spektroskopia UV-Vis i spektroskopia fluorescencyjna, rozpraszanie Ramana, rozpraszanie promieni X, dynamiczne rozpraszanie światła, rozpraszanie Brillouina i magnetycznie indukowana liniowa dwójłomność optyczna.

Scroll to top