胶体粒子在具有超低界面张力的水/水界面的吸附

利用荧光显微镜，我们研究了单个乳胶微粒在聚合物分相水溶液之间（通常称为水包水乳液的水/水界面）的吸附。分子液体界面上的类似微粒曾表现出极慢的弛豫，阻碍了对预期平衡态的观测。该现象被归因于由高界面张力（$\gamma \sim 10^{-2}$ N/m）与特征面积 $A_d \simeq$ 10--30 nm$^2$ 的纳米级表面缺陷所引起的显著能垒 $\Delta{\cal F}\sim \gamma A_d\gg k_B T$ 导致的“长寿命”亚稳态。对于所研究的具有超低表面张力（$\gamma \sim 10^{-4}$ N/m）的水/水界面，我们得以刻画整个吸附过程，并观测到由与粒子尺寸无关的单平衡接触角所决定的平衡态。值得注意的是，我们观察到由大表面缺陷（$A_d \simeq$ 500 nm$^2$）解析预言的从快速初始动力学到较慢动力学机制的跨接。此外，粒子轨迹揭示了一个与位置无关的阻尼系数，鉴于两相间的大黏度反差，这是出乎意料的。这些观测归因于水/水界面显著的弥散性质以及半稀溶液中聚合物链在吸附与缠结。本工作为生物胶体体系中的水/水界面微粒吸附动力学/动力学提供了一些初步见解。