Des expériences in silico permettent de découvrir les mécanismes moléculaires du mouillage de surface :géométrie des nanogouttelettes utilisée dans le calcul de l'angle de contact de l'eau sur la mélittine aplatie, une surface naturelle à nanomotifs. Image reproduite avec l'aimable autorisation d'Alenka Luzar, Doctorat., /VCU.
(PhysOrg.com) -- Des chercheurs de la Virginia Commonwealth University ont identifié les mécanismes moléculaires en jeu pour les énergies libres de mouillage non additives sur des surfaces chimiquement hétérogènes.
A travers les disciplines, les chercheurs se demandent depuis longtemps comment prédire au mieux l'hydrophobie, c'est-à-dire la résistance d'une molécule au mouillage - d'une surface mixte à partir de la connaissance de ses constituants purs. Ces résultats donnent un aperçu de ce phénomène physique de base et peuvent être utilisés pour prédire et comprendre le coût énergétique pour mouiller une surface, qui peut s'appliquer à la nanochimie, science des matériaux et biophysique. L'étude a été publiée dans le numéro du 1er avril de la Actes de l'Académie nationale des sciences .
« L'œuvre aborde, via des simulations au niveau moléculaire, une caractéristique de routine des mesures de surface macroscopiques effectuées quotidiennement dans les laboratoires expérimentaux et montre que les résultats observés peuvent être interprétés assez simplement lorsque les caractéristiques à l'échelle moléculaire de la topographie de surface, et un peu de chimie, sont considérés, », a déclaré la chercheuse principale Alenka Luzar, Doctorat., professeur au département de chimie du VCU.
Selon Luzar, comprendre le mouillage des surfaces à nanomotifs au niveau moléculaire est important pour les applications quotidiennes en science des matériaux, par exemple, impression à jet d'encre, et la biologie dans l'hydratation des protéines.
« Accès au solvant à des ingrédients de surface distincts, en plus de la composition chimique, est la clé de la mouillabilité d'un matériau hétérogène. Cette notion peut guider la conception assistée par ordinateur de matériaux améliorés et permet d'expliquer la solubilité et la fonction des biomolécules en solution aqueuse, " dit-elle.
L'équipe a démontré la non-additivité du cosinus de l'angle de contact, ou l'énergie d'adhérence, sur la fraction des chimies hydrophobes/hydrophiles en mesurant les angles de contact des nano-gouttelettes sur des surfaces modèles. Ils ont trouvé ces écarts positifs, ce qui signifie que la surface est plus hydrophile à une fraction donnée que précédemment prédit par l'espérance linéaire, ou négatif, ce qui signifie que la surface est plus hydrophobe que prévu auparavant. Luzar a déclaré que la source de ces effets peut être attribuée à l'asymétrie de taille de fonctionnalités de surface distinctes, car les groupes les plus importants cachent les plus petits.
