Dos tipos de agua en la interfaz agua-surfactante revelados por la espectroscopia vibratoria con resolución de tiempo

Área de la Ciencia:

• Química de las superficies
• Física y química
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• El dodecil sulfato de sodio (SDS) es un tensioactivo común utilizado en los detergentes.
• Los surfactantes forman monocapas autoensambladas en las interfaces, influyendo en las moléculas circundantes.
• La comprensión de las interacciones agua-surfactante es crucial para diversas aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo microscópico para las interacciones SDS-agua en la interfaz.
• Para investigar las propiedades de enlace de hidrógeno de las moléculas de agua cerca de SDS.
• Para comparar la estructura del agua en la interfaz SDS-agua con la interfaz aire-agua.

Principales métodos:

• Espectroscopia de generación de frecuencia de suma bidimensional (2D-SFG) estática y con resolución temporal.
• Análisis de las vibraciones de estiramiento O-H para sondear la estructura del agua.
• Modelado microscópico de las interacciones interfaciales.

Principales resultados:

• Se identificaron dos subconjuntos de agua distintos cerca del grupo de cabeza de SDS.
• Vibraciones de estiramiento O-H localizadas observadas en el agua cerca de los grupos de cabezas SDS.
• Detectamos vibraciones de estiramiento O-H deslocalizadas en otras moléculas de agua.
• Se reveló la transferencia de energía subpicosegundo entre estos dos subconjuntos de agua.
• Se ha demostrado que el agua que interactúa con SDS tiene diferentes propiedades de enlace de hidrógeno que el agua a granel.

Conclusiones:

• Las moléculas de agua cerca de SDS exhiben características heterogéneas de enlace de hidrógeno.
• Los subconjuntos de agua identificados están acoplados, lo que facilita una rápida transferencia de energía.
• SDS altera significativamente la red de enlace de hidrógeno del agua en la interfaz, que difiere de la interfaz aire-agua.