Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эмульсия вода-в-воде (W / W) - это система, которая состоит из капель водосольватированных молекул в другом непрерывном водном растворе; как капельная, так и непрерывная фаза содержат разные молекулы, которые полностью растворимы в воде. [1] Таким образом, когда смешиваются два полностью водных раствора, содержащих разные водорастворимые молекулы, капли воды, содержащие преимущественно один компонент, диспергируются в водном растворе, содержащем другой компонент. [2] Недавно было продемонстрировано, что такая эмульсия вода-в-воде существует и устойчива после коалесценции путем разделения различных типов неамфифильных , но водорастворимых молекулярных взаимодействий. [3] Эти молекулярные взаимодействия включаютводородная связь , пи-стекинг и солевой мостик . Эта в / в эмульсия была образована, когда различные водосольватированные молекулярные функциональные группы разделяются в водной смеси, состоящей из молекул полимера и жидких кристаллов .

Структура динатрия кромолингликата, DSCG

Эта эмульсия вода-в-воде состоит из жидких кристаллов, взвешенных в виде водосольватированных капель, диспергированных в растворе полимера, растворителем которого также является вода. Жидкокристаллический компонент эмульсии представляет собой динатрий кромолингликат (DSCG). Эта молекула является противоастматическим препаратом, но также существует как особый тип жидких кристаллов, когда концентрация DSCG составляет ~ 9-21% масс. В отличие от обычных лиотропных жидких кристаллов, которые состоят из масляных молекул, таких как 5CB , молекулы DSCG не являются амфифильными, а полностью растворимы в воде. Таким образом, разделение гидрофобных / гидрофильныхгруппы не могут быть применены к DSCG. Раствор полимера служит средней или непрерывной фазой эмульсии в / в. Помимо водорастворимости, одним из важных критериев создания этой эмульсионной системы является то, что полимер не может нести функциональные группы, которые сильно взаимодействуют с DSCG. Таким образом, ионный полимер при смешивании с DSCG не образует эмульсию в / в, а дает гомогенный раствор или раствор осадка. Следовательно, известные полимеры, которые дают эмульсию в / в, включают полиакриловые амиды и полиолы.. Удивительно, но некоторые из этих эмульсий вода-в-воде могут быть исключительно стабильными после коалесценции до 30 дней. Поскольку молекулы жидких кристаллов принимают между собой предпочтительную общую ориентацию, общая ориентация жидких кристаллов в капле стабильна только в определенных конфигурациях (рис. 3). Как капельки, растворенные в воде в эмульсии в / в, молекулы DSCG выстраиваются в предпочтительном направлении на поверхности капли. Чтобы минимизировать общую энергию системы, молекулы DSCG в капле предпочитают выстраиваться либо параллельно, либо перпендикулярно поверхностям капель (рис. 4A, B).

Ww1c.png

Устойчивость этой эмульсии вода-в-воде от коалесценции объясняется тремя молекулярными силами:

1. Разделение различных молекулярных сил в начале образования капли. Подобные силы имеют тенденцию оставаться вместе: пи-стекинг и образование солевых мостиков являются двумя доминирующими силами в капельной фазе жидкого кристалла, в то время как водородная связь управляет в непрерывной полимерной фазе.

Wwf4a.png
Wwf4b.png

2. По мере увеличения размера капель молекулярные взаимодействия на границе раздела фаз капли и непрерывной фазы усиливаются за счет многовалентных взаимодействий. Усиление межфазных молекулярных взаимодействий в эмульсиях в / в приводит к образованию слоя полимера, который покрывает поверхность капли, что, следовательно, предотвращает слипание капель вместе.

3. Кроме того, также предлагается, чтобы при слиянии двух жидких кристаллических капель (коалесценции) ориентация молекул жидких кристаллов в двух сливающихся каплях должна изменяться, чтобы «адаптироваться» друг к другу, и, таким образом, вызывать потерю энергии, которая предотвращает возникновение коалесценции.

Эта эмульсия w / w также представляет новый класс жидких кристаллов с дисперсией полимеров (PDLC). Традиционно известный PDLC состоит из эмульсии масло-в-воде, где масляная капля представляет собой термотропный жидкий кристалл, такой как 4-пентил-4'-цианобифенил (5CB), а водная фаза содержит определенные полимеры. Для сравнения, эта эмульсия вода-в-воде состоит из полимерно- диспергированных лиотропных жидких кристаллов, где лиотропный жидкий кристалл представляет собой молекулы DSCG, сольватированные в воде. Традиционные PDLC нашли применение, от переключаемых окон до проекционных дисплеев. Эмульсия вода-в-воде лиотропных жидких кристаллов, диспергированных в полимере, имеет потенциал для создания высокобио-функциональных материалов из-за ее совместимости со структурой белка.

Другие известные типы эмульсий вода-в-воде включают разделение различных биополимеров в водном растворе.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б.Т. Нгуен; Т. Николай и Л. Беняхиа (2013). «Стабилизация эмульсий вода-в-воде путем добавления частиц белка». Ленгмюра . 23 (3): 1453–1458. DOI : 10.1021 / la402131e . PMID  23895275 .
  2. ^ И. Капрон; С. Косто и М. Джабуров (2001). "Вода в водных эмульсиях: разделение фаз и реология растворов биополимеров". Rheologica Acta . 40 (5): 441–456. DOI : 10.1007 / s003970100161 .
  3. ^ KA Саймон; П. Сейвал; РБ Герехт и Ю.-Й. Лук (2007). «Эмульсии вода-в-воде, стабилизированные неамфифильными взаимодействиями: лиотропные жидкие кристаллы, диспергированные в полимере». Ленгмюра . 40 (5): 441–456. DOI : 10.1021 / la062203s .

4. (а) Терентьев Е.М. Europhys. Lett. 1995, 32, 607–612. (b) Poulin, P .; Старк, H .; Лубенский, ТЦ; Weitz, DA Science 1997, 275, 1770–1773.

5. Scholten, E .; Сагис, LMC; Ван дер Линден, Э., Влияние жесткости на изгиб и межфазной проницаемости на динамическое поведение эмульсий вода-в-воде. Журнал физической химии B 2006, 110, (7), 3250–3256.

Внешние ссылки [ править ]

1. Солевые мосты и пример соляных мостиков http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS2/projects/day/TDayDiss/SaltBridges.html

2. Учебник по жидким кристаллам http://outreach.lci.kent.edu/

3. Введение в полимерные диспергированные жидкие кристаллы (PDLC)

  • http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/files/pdlc/intro/intro.htm

4. Конфигурация капель PDLC http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/files/pdlc/droplet/droplet.htm