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揭开双离子呈现表面活性剂分子行性的奥秘
- 液体混合物层次结构之发现 - From KEK
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近期研究结果指出：含有苯硼钠的重水和3-甲基吡啶(3MP)的非关键组合混合物，在奈米级尺度观测下，具有层次结构与层状结构；而于微米级观测下，呈现球形洋葱状的结构。日本高能加速器研究机构(KEK)的濑户教授先生和定金先生、京都大学的西田教授和大贯教授、及日本原子委员会的小泉博士利用小角度中子散射和光学显微镜测量，在不使用传统的表面活性剂实验程序情况下，共同发现了新的液体混合物层次结构。
(图一) 显示随温度改变的光学显微图像。当温度=50 ºC，整个区域结构均匀、不见任何结构的图像。当温度降低至45 ºC，整个样本冒出小液滴状，并逐渐便大Fig. 1(b)。当温度继续降至20 ºC，整个区域几乎全被直径拓展近于20 μm变型的液滴掩盖。 (Fig. 1(b')) 左方的插图是放大的Fig. 1(b)影像，而右方插图显示利用偏振光测量获得在Nicoles横切面之Maltese切图。
(图二) 显示SANS的强度与波数Q和其温度的乡关连性。此量测是在无序层次T>TL= 45 º C环境下进行。低于TL定值以下显示形成的有序结构多峰形图案。此多峰形图案可借Fig. 2 (a) 所示，于T = 10℃溶片晶层公式所产生的实线诠释。散射密度分布之空间分布图的重建如Fig. 2 (b)所示。实验结果可解释为带疏水性阴离子之3MP平膜的存在、及平膜周围存在着亲水性阳离子的现象。
盐含有疏水性阴离子和亲水性阳离子、两者以不对称行为相互作用。阳离子被水分子包围，而阴离子被3MP包围。相互以静电力产生的力道吸引，导致表面张力因而降低、此效果与表面活性剂分子雷同。使科学家相信，这可解释在缺乏表面活性剂的水、3MP、与盐混合物，出现层状结构的原因。此研究发表在2009年10月16日出版的物理评论快报。