Små förändringar av en tensids struktur påverkar dess förmåga att inkapsla oljiga molekyler

Suspense: Lonely Road / Out of Control / Post Mortem (Maj 2019).

Anonim

Egenskaperna hos ytaktiva substanser, substanser som sänker ytspänningen hos en vätska, kan finjusteras genom att finjustera sin molekylstruktur, enligt en ny A * STAR-studie. Denna metod kan hjälpa forskare att utveckla bättre ytaktiva ämnen för en mängd olika tillämpningar, från att ge läkemedelsleverans eller förbättra effektiviteten av oljeborrning, för att öka tvålens rengöringsförmåga.

Surfaktanter är molekyler med splittrade personligheter. De har vanligtvis ett hydrofilt "huvud" som lockar vatten och en hydrofob "svans" som föredrar oljiga molekyler. Surfaktanter kan omge små oljedroppar för att bilda en struktur som kallas micelle, vilket gör att oljiga molekyler kan dispergeras och stabila i vatten.

Freda Lim och kollegor vid A * STAR Institute of High Performance Computing har nu visat att omarrangering av atomer i ett gemensamt ytaktivt ämne kan ha stor inverkan på förmågan att bilda miceller.

Laget utförde datasimuleringar av en familj av sex olika alkylbensensulfonatmolekyler, ytaktiva ämnen som på grund av sin kostnadseffektivitet och biologiska nedbrytbarhet används allmänt inom tvätt- och petroleumsindustrin. Dessa molekyler sportar alkyl "svansar" som innehåller 12, 14 eller 16 kolatomer, och vissa har korta alkylgrupper i olika positioner på sina bensensulfonat-huvuden.

Forskarna simulerade först hur ytaktiva ämnena uppträdde i ett enkelmolekylärt skikt, fäst mellan vatten och ett färglöst, oljigt kolväte som kallades dekan. När koncentrationen av ytaktiva molekyler ökade till den punkt där skiktet var förpackat med ytaktiva ämnen, förblir de med mer kompakta huvuden och längre svansar i ett platt lager, medan de med större huvuden och kortare svans började spänna i böljande vågor. I allmänhet berodde ytaktiva ämnets beteende också på positionen av kemiska grupper runt huvudet.

Forskarna fortsatte därefter att öka koncentrationerna av ytaktiva ämnen i mellanskiktet. De med mer kompakta huvuden och längre svansar bildade knoppliknande strukturer fyllda med dekan, men släppte inte fria miceller. Däremot bildas de med de större skarvarna och kortare svansarna som slutligen bröt fri från det ytaktiva skiktet (se bilden).

"Valet av ytaktiva medel beror på vilket syfte det används, så det finns verkligen inget" bästa "ytaktivt medel", förklarar Lim. "Våra simuleringar ger en riktlinje för att välja typer av ytaktiva ämnen beroende på de specifika applikationerna." Teamet planerar nu att studera hur olika stimuli utlöser rupturen av ytaktiva micellestrukturerna, och hur ämnena som fångas i dessa strukturer kan släppas för applikationer.

menu
menu