கலவை, pH மற்றும் அயனி நிலைமைகள் ஆகியவற்றைப் பொறுத்து, கோகாமிடோபுரோப்பைல் பீடைன்-சோடியம் மெத்தில் கோகாயில் டாரேட் ஆகியவற்றின் சல்பேட் இல்லாத சர்பாக்டான்ட் கலவைகளின் பாய்மவியல் இயக்கவியலைப் பண்புப்படுத்துதல்

அறிமுகம்

எதிர் மின்னூட்டம் கொண்ட இனங்களைக் கொண்ட நீரிய இரும சர்பாக்டான்ட் அமைப்புகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள், மருந்துகள், வேளாண் வேதிப்பொருட்கள் மற்றும் உணவு பதப்படுத்தும் தொழில்கள் உள்ளிட்ட பல தொழில்துறைத் துறைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த அமைப்புகள் பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படுவதற்கு முக்கிய காரணம் அவற்றின் சிறந்த இடைமுக மற்றும் பாய்மவியல் செயல்பாடுகளே ஆகும், இவை பல்வேறு கலவைகளில் மேம்பட்ட செயல்திறனை செயல்படுத்துகின்றன. இத்தகைய சர்பாக்டான்ட்கள் புழு போன்ற, சிக்கலான திரள்களாக ஒருங்கிணைந்து ஒன்றுசேர்வது, அதிகரித்த மீள்பாகுத்தன்மை மற்றும் குறைக்கப்பட்ட இடைமுக இழுவிசை உள்ளிட்ட, மிகவும் சரிசெய்யக்கூடிய பருநிலை பண்புகளை வழங்குகிறது. குறிப்பாக, எதிர்மின் அயனி மற்றும் இருமுனை அயனி சர்பாக்டான்ட்களின் சேர்க்கைகள், மேற்பரப்பு செயல்பாடு, பாகுத்தன்மை மற்றும் இடைமுக இழுவிசை பண்பேற்றம் ஆகியவற்றில் ஒருங்கிணைந்த மேம்பாடுகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. ஒற்றை-சர்பாக்டான்ட் அமைப்புகளில், விலக்கும் நிலைமின் விசைகள் பெரும்பாலும் செயல்திறன் உகப்பாக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. ஆனால், சர்பாக்டான்ட்களின் முனைவுத் தலைக் குழுக்களுக்கும் நீர் விலக்கும் வால்களுக்கும் இடையே தீவிரமடைந்த நிலைமின்னியல் மற்றும் இடத்தடை இடைவினைகளால் இந்த நடத்தைகள் ஏற்படுகின்றன.

கோகாமிடோபுரோப்பைல் பீடைன் (CAPB; SMILES: CCCCCCCCCCCC(=O)NCCCN+ (C)CC([O−])=O) என்பது அதன் மென்மையான சுத்தப்படுத்தும் திறன் மற்றும் கூந்தலைப் பராமரிக்கும் பண்புகள் காரணமாக, அழகுசாதனப் பொருட்களின் கலவைகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு இருமுனை சர்பாக்டான்ட் ஆகும். CAPB-இன் இருமுனை அயனித் தன்மை, எதிர்மின் அயனி சர்பாக்டான்ட்களுடன் நிலைமின்னியல் ஒத்திசைவை ஏற்படுத்தி, நுரையின் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்தி, கலவையின் சிறந்த செயல்திறனை ஊக்குவிக்கிறது. கடந்த ஐந்து தசாப்தங்களாக, CAPB–சோடியம் லாரில் ஈதர் சல்பேட் (SLES) போன்ற சல்பேட் அடிப்படையிலான சர்பாக்டான்ட்களுடன் கலந்த CAPB கலவைகள், தனிநபர் பராமரிப்புப் பொருட்களில் அடித்தளமாக மாறியுள்ளன. இருப்பினும், சல்பேட் அடிப்படையிலான சர்பாக்டான்ட்களின் செயல்திறன் இருந்தபோதிலும், அவற்றின் தோல் எரிச்சல் சாத்தியம் மற்றும் எத்தாக்ஸிலேஷன் செயல்முறையின் துணை விளைபொருளான 1,4-டையாக்ஸேன் இருப்பது குறித்த கவலைகள், சல்பேட் இல்லாத மாற்று வழிகளில் ஆர்வத்தைத் தூண்டியுள்ளன. டாரேட்டுகள், சார்கோசினேட்டுகள் மற்றும் குளூட்டமேட்டுகள் போன்ற அமினோ-அமில அடிப்படையிலான சர்பாக்டான்ட்கள் நம்பிக்கைக்குரிய வேட்பாளர்களில் அடங்கும், அவை மேம்பட்ட உயிர் இணக்கத்தன்மை மற்றும் மென்மையான பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன [9]. ஆயினும்கூட, இந்த மாற்றுகளின் ஒப்பீட்டளவில் பெரிய துருவத் தலைக் குழுக்கள் பெரும்பாலும் மிகவும் சிக்கலான மைசெல்லார் கட்டமைப்புகளின் உருவாக்கத்தைத் தடுக்கின்றன, இதனால் ரியோலாஜிக்கல் மாடிஃபையர்களைப் பயன்படுத்த வேண்டிய அவசியம் ஏற்படுகிறது.

சோடியம் மெத்தில் கோகாயில் டாரேட் (SMCT; SMILES:
CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CCS(=O)(=O)O[Na]) என்பது N-மெத்தில்டாரின் (2-மெத்திலமினோஈத்தேன்சல்பானிக் அமிலம்) மற்றும் தேங்காயிலிருந்து பெறப்பட்ட கொழுப்பு அமிலச் சங்கிலி ஆகியவற்றின் அமைடு இணைப்பு மூலம் சோடியம் உப்பாகத் தொகுக்கப்படும் ஒரு எதிர்மின் அயனி சர்பாக்டான்ட் ஆகும். SMCT ஆனது, ஒரு வலுவான எதிர்மின் அயனி சல்போனேட் குழுவுடன், அமைடு-இணைக்கப்பட்ட டாரின் தலைப்பகுதியையும் கொண்டுள்ளது. இது மக்கும் தன்மையுடையதாகவும், சருமத்தின் pH மதிப்புடன் இணக்கமானதாகவும் இருப்பதால், சல்பேட் இல்லாத கலவைகளுக்கு இது ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தேர்வாக அமைகிறது. டாரேட் சர்பாக்டான்ட்கள் அவற்றின் சக்திவாய்ந்த சுத்தப்படுத்தும் திறன், கடின நீரைத் தாங்கும் திறன், மென்மையான தன்மை மற்றும் பரந்த pH நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

வெட்டுப் பாகுத்தன்மை, மீள்பாகு குணகங்கள் மற்றும் விளைவு அழுத்தம் உள்ளிட்ட பாய்மவியல் அளவுருக்கள், சர்பாக்டான்ட் அடிப்படையிலான தயாரிப்புகளின் நிலைத்தன்மை, அமைப்பு மற்றும் செயல்திறனைத் தீர்மானிப்பதில் முக்கியமானவை. உதாரணமாக, அதிகரித்த வெட்டுப் பாகுத்தன்மை அடி மூலக்கூறு தக்கவைப்பை மேம்படுத்தலாம், அதே சமயம் விளைவு அழுத்தம், பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு தோல் அல்லது முடியுடன் கலவையின் ஒட்டுதலை நிர்வகிக்கிறது. இந்த பருநிலை பாய்மவியல் பண்புகள், சர்பாக்டான்ட் செறிவு, pH, வெப்பநிலை மற்றும் துணை கரைப்பான்கள் அல்லது சேர்க்கைகளின் இருப்பு உள்ளிட்ட பல காரணிகளால் மாற்றியமைக்கப்படுகின்றன. எதிர் மின்னூட்டம் கொண்ட சர்பாக்டான்ட்கள், கோள வடிவ மைசெல்கள் மற்றும் வெசிகல்கள் முதல் திரவப் படிக நிலைகள் வரை பல்வேறு நுண் கட்டமைப்பு மாற்றங்களுக்கு உள்ளாகலாம், இது மொத்த பாய்மவியலை ஆழமாகப் பாதிக்கிறது. இருமுனை மற்றும் எதிர்மின் சர்பாக்டான்ட்களின் கலவைகள் பெரும்பாலும் நீளமான புழு போன்ற மைசெல்களை (WLMs) உருவாக்குகின்றன, இது மீள்பாகு பண்புகளை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது. எனவே, தயாரிப்பின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கு நுண் கட்டமைப்பு-பண்பு உறவுகளைப் புரிந்துகொள்வது மிகவும் முக்கியமானது.

CAPB–SLES போன்ற ஒத்த இரும அமைப்புகளின் பண்புகளின் நுண்ணமைப்பு அடிப்படையை தெளிவுபடுத்துவதற்காக, எண்ணற்ற சோதனை ஆய்வுகள் அவற்றை ஆராய்ந்துள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, மிட்ரினோவா மற்றும் பலர் [13], ரியோமெட்ரி மற்றும் டைனமிக் லைட் ஸ்கேட்டரிங் (DLS) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி, CAPB–SLES–நடுத்தர-சங்கிலி இணை-சர்பாக்டான்ட் கலவைகளில் மைசெல் அளவை (ஹைட்ரோடைனமிக் ஆரம்) கரைசல் பாகுத்தன்மையுடன் தொடர்புபடுத்தினர். இயந்திர ரியோமெட்ரி இந்தக் கலவைகளின் நுண்ணமைப்பு பரிணாம வளர்ச்சியைப் பற்றிய நுண்ணறிவை வழங்குகிறது, மேலும் இது டிஃப்யூசிங் வேவ் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (DWS) ஐப் பயன்படுத்தும் ஆப்டிகல் மைக்ரோரியோலஜி மூலம் மேம்படுத்தப்படலாம். இது அணுகக்கூடிய அதிர்வெண் களத்தை விரிவுபடுத்துகிறது, குறிப்பாக WLM தளர்வு செயல்முறைகளுக்கு பொருத்தமான குறுகிய கால இயக்கவியலைப் படம்பிடிக்கிறது. DWS மைக்ரோரியோலஜியில், உட்பொதிக்கப்பட்ட கூழ்ம ஆய்வுகளின் சராசரி வர்க்க இடப்பெயர்வு காலப்போக்கில் கண்காணிக்கப்படுகிறது, இது பொதுவான ஸ்டோக்ஸ்-ஐன்ஸ்டீன் தொடர்பு மூலம் சுற்றியுள்ள ஊடகத்தின் நேரியல் விஸ்கோஎலாஸ்டிக் மாடுலிகளைப் பிரித்தெடுக்க உதவுகிறது. இந்த நுட்பத்திற்கு மிகக் குறைந்த மாதிரி அளவுகளே தேவைப்படுகின்றன, எனவே புரத அடிப்படையிலான கலவைகள் போன்ற, குறைந்த அளவு பொருள் கிடைக்கும் சிக்கலான திரவங்களைப் படிப்பதற்கு இது சாதகமாக உள்ளது. பரந்த அதிர்வெண் நிறமாலைகளில் < Δr²(t)> தரவுகளின் பகுப்பாய்வு, வலைப்பின்னல் அளவு, சிக்கல் நீளம், நிலைத்தன்மை நீளம் மற்றும் விளிம்பு நீளம் போன்ற மைசெல்லார் அளவுருக்களை மதிப்பிடுவதற்கு உதவுகிறது. CAPB–SLES கலவைகள் கேட்ஸ் கோட்பாட்டின் கணிப்புகளுக்கு இணங்குகின்றன என்பதை அமின் மற்றும் அவரது குழுவினர் நிரூபித்தனர்; ஒரு குறிப்பிட்ட உப்புச் செறிவு வரை உப்பு சேர்க்கப்படும்போது பாகுத்தன்மையில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பு காணப்பட்டது, அதற்குப் பிறகு பாகுத்தன்மை செங்குத்தாகக் குறைகிறது—இது WLM அமைப்புகளில் காணப்படும் ஒரு பொதுவான எதிர்வினையாகும். ஸு மற்றும் அமின், SLES–CAPB–CCB கலவைகளை ஆய்வு செய்ய இயந்திரவியல் ரியோமெட்ரி மற்றும் DWS-ஐப் பயன்படுத்தினர். இது, சிக்கலான WLM உருவாக்கத்தைக் குறிக்கும் ஒரு மேக்ஸ்வெல்லியன் ரியோலாஜிக்கல் எதிர்வினையை வெளிப்படுத்தியது, மேலும் இது DWS அளவீடுகளிலிருந்து பெறப்பட்ட நுண்கட்டமைப்பு அளவுருக்களால் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. இந்த வழிமுறைகளின் அடிப்படையில், தற்போதைய ஆய்வு இயந்திரவியல் ரியோமெட்ரி மற்றும் DWS நுண்பாலியலை ஒருங்கிணைத்து, நுண்கட்டமைப்பு மறுசீரமைப்புகள் CAPB–SMCT கலவைகளின் வெட்டுப் பண்பை எவ்வாறு இயக்குகின்றன என்பதை விளக்குகிறது.

மென்மையான மற்றும் அதிக நீடித்த சுத்திகரிப்புப் பொருட்களுக்கான தேவை அதிகரித்து வருவதால், உருவாக்கம் தொடர்பான சவால்கள் இருந்தபோதிலும், சல்பேட் இல்லாத ஆனியானிக் சர்பாக்டான்ட்களின் ஆய்வு வேகம் பெற்றுள்ளது. சல்பேட் இல்லாத அமைப்புகளின் தனித்துவமான மூலக்கூறு கட்டமைப்புகள் பெரும்பாலும் மாறுபட்ட பாய்மவியல் பண்புகளை அளிக்கின்றன, இது உப்பு அல்லது பாலிமர் தடிமனாக்குதல் போன்ற பாகுத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்கான வழக்கமான உத்திகளைச் சிக்கலாக்குகிறது. உதாரணமாக, யோர்க் மற்றும் குழுவினர், அல்கைல் ஓலிஃபின் சல்ஃபோனேட் (AOS), அல்கைல் பாலிகுளுகோசைடு (APG) மற்றும் லாரில் ஹைட்ராக்ஸிசல்டைன் ஆகியவற்றைக் கொண்ட இரும மற்றும் மும்ம சர்பாக்டான்ட் கலவைகளின் நுரைத்தல் மற்றும் பாய்மவியல் பண்புகளை முறையாக ஆய்வு செய்வதன் மூலம் சல்பேட் அல்லாத மாற்றுகளை ஆராய்ந்தனர். AOS–சல்டைனின் 1:1 விகிதம், CAPB–SLES-ஐப் போன்ற பிளவு-மெலிதல் மற்றும் நுரைப் பண்புகளைக் காட்டியது, இது WLM உருவாக்கத்தைக் குறிக்கிறது. ராஜ்புத் மற்றும் குழுவினர். [26] சல்பேட் இல்லாத மற்றொரு எதிர்மின் அயனி சர்பாக்டான்ட்டான சோடியம் கோகாயில் கிளைசினேட்டை (SCGLY), அயனி அல்லாத இணை-சர்பாக்டான்ட்களுடன் (கோகாமைடு டைஎத்தனோலமைன் மற்றும் லாரில் குளுக்கோசைடு) DLS, SANS மற்றும் ரியோமெட்ரி மூலம் மதிப்பீடு செய்தது. SCGLY மட்டும் பெரும்பாலும் கோள வடிவ மைசெல்களை உருவாக்கிய போதிலும், இணை-சர்பாக்டான்ட் சேர்ப்பது pH-இயக்கப்படும் பண்பேற்றத்திற்கு ஏற்ற, மிகவும் சிக்கலான மைசெல்லார் உருவமைப்புகளை உருவாக்க உதவியது.

இந்த முன்னேற்றங்கள் இருந்தபோதிலும், CAPB மற்றும் டாரேட்டுகளை உள்ளடக்கிய, நிலைத்தன்மை வாய்ந்த சல்பேட் இல்லாத அமைப்புகளின் பாய்மவியல் பண்புகளை இலக்காகக் கொண்ட ஆய்வுகள் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாகவே உள்ளன. CAPB–SMCT இரும அமைப்பின் முதல் முறையான பாய்மவியல் பண்புக்கூறுகளில் ஒன்றை வழங்குவதன் மூலம், இந்த இடைவெளியை நிரப்புவதை இந்த ஆய்வு நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. சர்பாக்டான்ட் கலவை, pH மற்றும் அயனி வலிமையை முறையாக மாற்றுவதன் மூலம், வெட்டுப் பாகுத்தன்மை மற்றும் மீள்பாகுத்தன்மையை நிர்வகிக்கும் காரணிகளை நாங்கள் தெளிவுபடுத்துகிறோம். இயந்திரப் பாய்ம அளவியல் மற்றும் DWS நுண்பாய்மவியலைப் பயன்படுத்தி, CAPB–SMCT கலவைகளின் வெட்டுப் பண்புகளுக்கு அடிப்படையாக உள்ள நுண் கட்டமைப்பு மறுசீரமைப்புகளை நாங்கள் அளவிடுகிறோம். இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள், நீர்-அடுக்குப் படல உருவாக்கத்தை ஊக்குவிப்பதில் அல்லது தடுப்பதில் pH, CAPB–SMCT விகிதம் மற்றும் அயனி அளவுகளுக்கு இடையிலான இடைவினையைத் தெளிவுபடுத்துகின்றன. இதன் மூலம், பல்வேறு தொழில்துறைப் பயன்பாடுகளுக்காக நிலைத்தன்மை வாய்ந்த சர்பாக்டான்ட் அடிப்படையிலான தயாரிப்புகளின் பாய்மவியல் விவரங்களை வடிவமைப்பதற்கான நடைமுறை நுண்ணறிவுகளை வழங்குகின்றன.