Forskere fremskynder forståelsen for befugtning af nanopatronmæssige overflader

(PhysOrg.com)-Forskere fra Virginia Commonwealth University har identificeret de molekylære mekanismer, der spiller for ikke-additiv befugtende frie energier på kemisk heterogene overflader.

På tværs af discipliner, forskere har længe undret sig over, hvordan man bedst forudsiger hydrofobicitet - det vil sige et molekyls modstand mod befugtning - af en blandet overflade ud fra kendskabet til dets rene bestanddele. Disse fund giver indsigt i det grundlæggende fysiske fænomen og kan bruges til at forudsige og forstå energiomkostningerne til at fugtige en overflade, som kan anvendes på nanokemi, materialevidenskab og biofysik. Undersøgelsen blev offentliggjort i 1. april -udgaven af Procedurer fra National Academy of Sciences .

”Værket henvender sig til via simuleringer på molekylært niveau, et rutinemæssigt træk ved makroskopiske overflademålinger udført dagligt i eksperimentelle laboratorier og viser, at de observerede resultater kan fortolkes ganske ligetil, når molekylskalaegenskaberne ved overfladetopografi, og lidt kemi, betragtes, Sagde hovedforsker Alenka Luzar, Ph.d., en professor i VCU Institut for Kemi.

Ifølge Luzar, forståelse for befugtning af nanopatronede overflader på et molekylært niveau er vigtigt for dagligdags anvendelser inden for materialevidenskab, for eksempel, inkjet udskrivning, og biologi i proteinhydrering.

“Opløsningsmiddeladgang til forskellige overfladeingredienser, ud over den kemiske sammensætning, er nøglen til fugtbarheden af ​​et heterogent materiale. Denne forestilling kan guide computerassisteret design af forbedrede materialer og hjælper med at forklare opløseligheden og funktionen af ​​biomolekyler i vandig opløsning, ”Sagde hun.

Holdet viste ikke-additivitet af cosinus for kontaktvinkel, eller vedhæftningsenergien, om fraktionen af ​​hydrofobe/hydrofile kemier ved at måle nano-dråberes kontaktvinkler på modeloverflader. De fandt disse afvigelser at være positive, hvilket betyder, at overfladen er mere hydrofil ved en given brøkdel end tidligere forudsagt af lineær forventning, eller negativ, hvilket betyder, at overfladen er mere hydrofob end tidligere forudsagt. Luzar sagde, at kilden til disse effekter kan spores ned til størrelse-asymmetri af forskellige overfladefunktioner, som de mere fremtrædende grupper skjuler de mindre.