Molecular Insights into the Interactions of Monovalent Cations with Highly charged Fatty Acid Monolayers

Sammanfattning: Vibrational sum frequency spectroscopy har använts för att studera interaktionerna mellan monovalenta joner och laddade fettsyramonolager. Subfasen bestod av utvalda alkalihydroxidsaltlösningar med pH12, med huvudfokus på cesiumjonen. Molekylär information erhölls genom att rikta in sig på vibrationerna hos karboxylsyragruppen, alkylkedjor, och vattenmolekyler i kontakt med monolagret, samt i det diffusa dubbellagret. Ytans laddning uppskattades genom att observera sträckningsvibrationerna hos hydratiserade karboxylat och protonerade karboxylsyror. Ytans potential beräknades utifrån signalresponsen hos vattenmolekylerna i det diffusa dubbellagret. Beteendet hos ytans laddning och potential överensstämmer väl med Gouy-Chapman-teorin för stora områden per molekyl, men avviker avsevärt vid kompression av monolagret. Vid små områden per molekyl, eller hög laddningsdensitet, stämmer resultaten bättre överens med en storleksmodifierad version av Poisson-Boltzmann-teorin. Resultaten från experiment med en cesiumhydroxidsubfas jämfördes med motsvarande experiment med natrium och litium, vilket beskriver cesiumjonen i relation till de andra alkalijonerna vad gäller jonspecifika effekter. Resultaten som har samlats in här ger insikt i hur effektiv jonstorlek kan användas för att modellera och förutsäga jonspecifika effekter med karboxylsyragruppen i ett Langmuir-monolager.