近日,课题组文章“Theoretical Determination of Minimum Area per Surfactant at the Oil-Water Interface: A Molecular Simulation Study”被Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects(SCI中科院二区期刊,IF=5.4)接收,课题组博士生吕笑焱为第一作者,张军教授和钟杰教授为通讯作者。
确定油-水界面处表面活性剂分子的最小占据面积(Amin)是研究表面活性剂界面活性的基础。然而,现有的 Amin测定方法存在可及性不足或精度偏低的问题;此外,由于这些方法需要已合成的样品,因此无法用于合成前的预先测量。
鉴于 Amin与表面活性剂在界面处的吸附行为密切相关,本文从理论上基于吸附的微观参数对 Amin进行确定。具体而言,选取四种表面活性剂——C8H17SO4Na、C10H21SO4Na、C12H25SO4Na 和 C14H29SO4Na,并通过分子动力学模拟研究其在正庚烷-水界面处的吸附行为。我们尝试使用“界面张力、表面活性剂取向以及总界面宽度”等界面参数来评估 Amin,但得到的结果始终低于实验值。这种差异源于过饱和吸附现象:表面活性剂在界面处的吸附量可超过其饱和吸附值,并在界面形成起皱的第二层。真正的饱和吸附对应于表面活性剂与油相达到最大接触,从而形成平面状的吸附层。基于上述认识,本文利用油层厚度以及表面活性剂之间的径向分布函数来确定 Amin,与实验结果相比准确率超过 90%。
