油滴界面的水结构与电场
化学物理
2024-05-06 v1
摘要
介观尺度的水-疏水界面在多个学科中具有根本重要性，但由于实验上的复杂性和替代性的理论解释，其分子性质数十年来一直难以捉摸。表面特异性光谱技术，如振动和频技术，要么受到样品制备问题的困扰，要么需要进行复杂的光谱校正。在此，我们报告了一种稳健的“溶液中”界面选择性拉曼光谱方法，该方法使用多元曲线分辨率来探测水包十六烷乳液。在计算方面，我们使用最近开发的拉曼光谱单体场模型来帮助解释界面光谱。与振动和频技术不同，我们的界面光谱很容易与体相水的光谱进行比较，从而产生新的见解。实验与理论的结合表明，该界面导致四面体有序度降低和氢键减弱，从而在界面处产生了大量带有悬垂 OH 的水分子。此外，这些自由 OH 的伸缩模式经历了约 80 cm-1 的红移，这是由于强电场造成的，我们将该电场归因于油滴普遍存在的负 zeta 电位。这些发现与小溶质形成的分子疏水界面要么相反，要么不存在。总之，水的结构无序和增强的静电效应是油水乳液介观尺度界面的一个涌现特征，其估计的界面电场约为 35-70 MV/cm，这对化学反应性具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2405.02207,
title = {Water Structure and Electric Fields at the Interface of Oil Droplets},
author = {Lixue Shi and R. Allen LaCour and Xiaoqi Lang and Joseph P. Heindel and Teresa Head-Gordon and Wei Min},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.02207},
year = {2024}
}