Polyelectrolyte-Mediated Interaction between Similarly Charged Surfaces: Role of Divalent Counter Ions in Tuning Surface Forces
Notice bibliographique
Résumé
The effects of divalent salts (CaCl 2, MgCl 2 and BaCl 2 ) in promoting the adsorption of weakly charged polyelectrolyte (polyacrylic acid), PAA, Mw ∼ 250000 g/mol) on mica surfaces and their role in tuning the nature of interactions between such adsorbed polyelectrolyte layers were studied using the interferometric surface forces apparatus. With mica surfaces in 3 mM MgCl 2 solutions at pH ∼8.0−9.0, the addition of 10 ppm PAA resulted in a long-range attractive bridging force and a short-range repulsive steric force. This force profile indicates a low surface coverage and weak adsorption. The range of the force can be related to the characteristic length scale R G of polyelectrolyte chains using a scaling description. An increase of the PAA concentration to 50 ppm changed the attractive force profile to a monotonic, long-range repulsive interaction extending up to 600 Å due to the increased surface coverage of polyelectrolyte chains on the mica surfaces. Comparison of the measured forces with a scaling mean field model suggests that the adsorbed polyelectrolyte chains are stretched, which eventually give rise to the polyelectrolyte brush like structure. When the mica surfaces were preincubated in 3 mM CaCl 2 at pH ∼8.0−9.0, in contrast to the case of 3 mM MgCl 2, the addition of 10 ppm PAA resulted in a more complex force profile: long-range repulsive forces extending up to 800 Å followed by an attractive force regime and a second repulsive force regime at shorter separations. The long-range electrosteric forces can be attributed to strong adsorption of polyelectrolyte chains on mica surfaces (high surface coverage) which is facilitated by the presence of Ca 2+ ions, while the intermediate range attractive forces can be ascribed to Ca 2+ assisted bridging between adsorbed polyelectrolyte chains. Also interesting is to note various relaxation processes present in this system. In contrast to both MgCl 2 and CaCl 2 systems, with mica surfaces in 3 mM BaCl 2 solution at pH ∼8.0−9.0, the addition of 10 ppm PAA resulted in precipitation of polyelectrolyte chains on mica surfaces, resulting in an extremely long-range monotonic repulsive force profile. In summary, our study showed that divalent counterions (Mg 2+, Ca 2+, and Ba 2+ ) exhibit significantly different behavior in promoting PAA adsorption on mica surfaces, modifying and controlling various surface interactions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».