揭開雙離子呈現表面活性劑分子行性的奧秘
- 液體混合物層次結構之發現 - From KEK
近期研究結果指出：含有苯硼鈉的重水和3-甲基吡啶(3MP)的非關鍵組合混合物，在奈米級尺度觀測下，具有層次結構與層狀結構；而於微米級觀測下，呈現球形洋蔥狀的結構。日本高能加速器研究機構(KEK)的瀨戶教授先生和定金先生、京都大學的西田教授和大貫教授、及日本原子委員會的小泉博士利用小角度中子散射和光學顯微鏡測量，在不使用傳統的表面活性劑實驗程序情況下，共同發現了新的液體混合物層次結構。
(圖一) 顯示隨溫度改變的光學顯微圖像。當溫度=50 ºC，整個區域結構均勻、不見任何結構的圖像。當溫度降低至45 ºC，整個樣本冒出小液滴狀，並逐漸便大Fig. 1(b)。當溫度繼續降至20 ºC，整個區域幾乎全被直徑拓展近於20 μm變型的液滴掩蓋。(Fig. 1(b')) 左方的插圖是放大的Fig. 1(b)影像，而右方插圖顯示利用偏振光測量獲得在Nicoles橫切面之Maltese切圖。
(圖二) 顯示SANS的強度與波數Q和其溫度的鄉關連性。此量測是在無序層次T>TL= 45 º C環境下進行。低於TL定值以下顯示形成的有序結構多峰形圖案。此多峰形圖案可藉Fig. 2 (a) 所示，於T = 10℃溶片晶層公式所產生的實線詮釋。散射密度分佈之空間分佈圖的重建如Fig. 2 (b)所示。實驗結果可解釋為帶疏水性陰離子之3MP平膜的存在、及平膜週圍存在著親水性陽離子的現象。
鹽含有疏水性陰離子和親水性陽離子、兩者以不對稱行為相互作用。陽離子被水分子包圍，而陰離子被3MP包圍。相互以靜電力產生的力道吸引，導致表面張力因而降低、此效果與表面活性劑分子雷同。使科學家相信，這可解釋在缺乏表面活性劑的水、3MP、與鹽混合物，出現層狀結構的原因。此研究發表在2009年10月16日出版的物理評論快報。
