Синтез, исследование поверхностной активности и молекулярно-динамическое моделирование катионного четвертичного аммониевого поверхностно-активного вещества

Был синтезирован простой катионный ПАВ N,N-диметил-N-аллил-N-гексадецил-аммоний бромид (DHAB) и охарактеризован с помощью инфракрасной (IR) и ядерно-магнитной (NMR) спектроскопии. Экспериментально установлена зависимость поверхностного натяжения водного раствора от концентрации DHAB, при этом критическая мицеллообразующая концентрация (CMC) составляет 1,2 ммоль/л, при которой DHAB снижает поверхностное натяжение воды до 38 мН/м. Молекулярно-динамические (MD) симуляции показали, что молекулы DHAB спонтанно мигрируют к границе вода–воздух и образуют в водном растворе слоистую структуру, аналогичную ползущим по земле лозам арбуза, что составляет фундаментальный механизм снижения поверхностного натяжения воды ПАВ. При концентрациях выше CMC молекулы DHAB дополнительно самоассемблируются в мицеллы в объёме водной фазы. Глубокий анализ на основе модели независимого градиента с разбиением по Хиршфельду (IGMH) показал, что между молекулами DHAB и окружающими их молекулами присутствуют лишь чрезвычайно слабые ван-дер-Ваальсовы взаимодействия.