Prof. Dr. Michael Gradzielski

Technische Universität Berlin

Universitätsprofessor

Aktuelle Vorträge / Poster

16.10.2024

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Unübliches Phasenverhalten nichtionischer Mizellen bei Zugabe von Kotensid – Zylindrische Aggregation kleiner Mizellen

(nach dem Kongress in der SOFW Mediathek verfügbar)

English

Eigenschaften von Tensidformulierungen werden vielfach durch Zusatz von Kotensid modifiziert, wodurch sich die Möglichkeit zur systematischen Kontrolle von Struktur und Eigenschaften ergibt. Die strukturellen Änderungen sollten über eine kontinuierliche Änderung des Packungsparameters der Aggregate erfolgen. Entsprechend sollte Kotensidzugabe zu Kugelmizellen diese zu zunehmend längeren wurmartigen Mizellen transformieren und bei noch höherer Kotensidkonzentration sollten sich Doppelschichten ausbilden, wobei dies durch einen Phasenübergang erster Ordnung stattfindet.
In dieser Arbeit zeigen wir ein deutlich anderes Selbstaggregationsverhalten, das wir bei einem klassischen nichtionischen Tensid (Tween 20) bei Zugabe von 2-Ethylhexylglycerol (EHG) als Kotensid beobachten. Die strukturelle Charakterisierung durch Licht- und Neutronenstreuung (SLS, DLS, SANS) und speziell cryo-TEM, zeigt, dass sich hier elongierte Aggregate ausbilden. Allerdings im Gegensatz zur normalen Erwartung, sind diese aus individuellen Mizellen aufgebaut, die zylindrisch angeordnet sind. Dies erklärt auch die deutlich niedrigere Viskosität, die man im Vergleich zu wurmartigen Mizellen (WLM) beobachtet. Ein Phasenübergang erster Ordnung findet bei höherer Kotensidkonzentration statt, aber hier bildet zuerst nur ein Bruchteil der Amphiphile eine Doppelschichtstruktur und vollständige Umwandlung der Doppelschichten erfolgt erst innerhalb des oberen einphasigen Bereichs für EHG Konzentrationen deutlich oberhalb der Phasenumwandlung.
Diese sehr unübliche strukturelle Entwicklung wurde noch nicht zuvor berichtet, aber kann über die spezielle Struktur der involvierten Moleküle erklärt werden. Diese Arbeit wurde zu anderen nichtionischen Tensiden und Kotensiden hin erweitert, wobei eine systematische Variation der Kopfgruppengröße durchgeführt wurde. Als Ergebnis zeigt sich eine systematische Variation des Phasenverhaltens, die anhand der molekularen Architektur der Amphiphile erklärt werden kann.