Published December 29, 2020
| Version v1
Publication
Open
Unmodified Clay Nanosheets at the Air–Water Interface
Creators
- 1. Norwegian University of Science and Technology
- 2. Brazilian Center for Research in Energy and Materials
- 3. Brazilian Synchrotron Light Laboratory
- 4. Bavarian Polymer Institute
- 5. University of Bayreuth
- 6. University of Boyaca
- 7. Centro de Tecnologias Estratégicas do Nordeste
- 8. Institute for Energy Technology
- 9. Universidade de São Paulo
- 10. Research Centre in Biological Chemistry of Córdoba
- 11. Universidad Nacional de Córdoba
Description
Quasi-two-dimensional (2D) nanolayers, such as graphene oxide or clay layers, adhere to gas–liquid or liquid–liquid interfaces. Particularly, clays are of wide general interest in this context because of their extensive and crucial use as Pickering emulsion stabilizers, as well as for their ability to provide colloidosome capsules. So far, clays could only be localized at oil–water or air–saline-water interfaces in aggregated states, while our results now show that clay nanosheets without any modification can be located at air–deionized-water interfaces. The clay mineral used in the present work is synthetic fluorohectorite with a very high aspect ratio and superior quality in homogeneity and charge distribution compared to other clay minerals. This clay mineral is more suitable for achieving unmodified clay anchoring to fluid interfaces compared to other clay minerals used in previous works. In this context, we studied clay nanosheet organization at the air–water interface by combining different experimental methods: Langmuir–Blodgett trough studies, scanning electron microscopy (SEM) studies of film deposits, grazing-incidence X-ray off-specular scattering (GIXOS), and Brewster angle microscopy (BAM). Clay films formed at the air–water interface could be transferred to solid substrates by the Langmuir–Schaefer method. The BAM results indicate a dynamic equilibrium between clay sheets on the interface and in the subphase. Because of this dynamic equilibrium, the Langmuir monolayer surface pressure does not change significantly when pure clay sheets are spread on the liquid surface. However, also, GIXOS results confirm that there are clay nanosheets at the air–water interface. In addition, we find that clay sheets modified by a branched polymer are much more likely to be confined to the interface.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تلتصق الطبقات النانوية شبه ثنائية الأبعاد (2D)، مثل أكسيد الجرافين أو طبقات الطين، بالواجهات الغازية السائلة أو السائلة السائلة. على وجه الخصوص، تعتبر الطين ذات أهمية عامة واسعة في هذا السياق بسبب استخدامها الواسع والحاسم كمثبتات مستحلب بيكرينغ، وكذلك لقدرتها على توفير كبسولات الغروانية. حتى الآن، لا يمكن تحديد موقع الطين إلا في واجهات الزيت والماء أو واجهات الهواء والماء المالح في الحالات المجمعة، في حين تظهر نتائجنا الآن أن الصفائح النانوية الطينية دون أي تعديل يمكن أن تكون موجودة في واجهات الماء منزوع الأيونات في الهواء. معدن الطين المستخدم في العمل الحالي هو الفلوروهكتوريت الاصطناعي مع نسبة عرض إلى ارتفاع عالية جدًا وجودة فائقة في التجانس وتوزيع الشحنة مقارنة بمعادن الطين الأخرى. هذا المعدن الطيني أكثر ملاءمة لتحقيق التثبيت الطيني غير المعدل على واجهات السوائل مقارنة بالمعادن الطينية الأخرى المستخدمة في الأعمال السابقة. في هذا السياق، درسنا تنظيم الصفائح النانوية الطينية في واجهة الهواء والماء من خلال الجمع بين الطرق التجريبية المختلفة: دراسات حوض Langmuir - Blodgett، ودراسات المسح المجهري الإلكتروني (SEM) لرواسب الأفلام، وانتشار الأشعة السينية خارج الرعي (GIXOS)، والمجهر بزاوية Brewster (BAM). يمكن نقل الأغشية الطينية المتكونة في واجهة الهواء والماء إلى ركائز صلبة باستخدام طريقة لانغموير- شايفر. تشير نتائج BAM إلى توازن ديناميكي بين الصفائح الطينية على الواجهة وفي الطور الفرعي. بسبب هذا التوازن الديناميكي، لا يتغير ضغط سطح Langmuir أحادي الطبقة بشكل كبير عندما تنتشر صفائح الطين النقي على سطح السائل. ومع ذلك، تؤكد نتائج GIXOS أيضًا وجود صفائح نانوية طينية في واجهة الهواء والماء. بالإضافة إلى ذلك، نجد أن الصفائح الطينية المعدلة بواسطة بوليمر متفرع من المرجح أن تقتصر على الواجهة.Translated Description (French)
Les couches de nanol quasi bidimensionnelles (2D), telles que les couches d'oxyde de graphène ou d'argile, adhèrent aux interfaces gaz-liquide ou liquide-liquide. En particulier, les argiles présentent un grand intérêt général dans ce contexte en raison de leur utilisation étendue et cruciale comme stabilisateurs d'émulsion de Pickering, ainsi que de leur capacité à fournir des capsules de colloïdosomes. Jusqu'à présent, les argiles ne pouvaient être localisées qu'aux interfaces huile-eau ou air-saline-eau dans des états agrégés, tandis que nos résultats montrent maintenant que les nanofeuilles d'argile sans aucune modification peuvent être localisées aux interfaces air-eau désionisées. Le minéral argileux utilisé dans le présent travail est la fluorohectorite synthétique avec un rapport d'aspect très élevé et une qualité supérieure en homogénéité et en répartition de charge par rapport aux autres minéraux argileux. Ce minéral argileux est plus approprié pour réaliser un ancrage argileux non modifié à des interfaces fluides par rapport à d'autres minéraux argileux utilisés dans des travaux antérieurs. Dans ce contexte, nous avons étudié l'organisation des nanofeuilles d'argile à l'interface air-eau en combinant différentes méthodes expérimentales : études au creux de Langmuir–Blodgett, études par microscopie électronique à balayage (MEB) des dépôts de film, diffusion hors spéculaire des rayons X à incidence rasante (GIXOS) et microscopie à angle de Brewster (BAM). Les films d'argile formés à l'interface air-eau pourraient être transférés sur des substrats solides par la méthode de Langmuir–Schaefer. Les résultats de BAM indiquent un équilibre dynamique entre les feuilles d'argile à l'interface et dans la sous-phase. En raison de cet équilibre dynamique, la pression de surface de la monocouche de Langmuir ne change pas de manière significative lorsque des feuilles d'argile pure sont étalées sur la surface du liquide. Cependant, les résultats de GIXOS confirment également qu'il existe des nanofeuilles d'argile à l'interface air-eau. En outre, nous constatons que les feuilles d'argile modifiées par un polymère ramifié sont beaucoup plus susceptibles d'être confinées à l'interface.Translated Description (Spanish)
Las nanocapas cuasidimensionales (2D), como las capas de óxido de grafeno o arcilla, se adhieren a las interfaces gas-líquido o líquido-líquido. Particularmente, las arcillas son de amplio interés general en este contexto debido a su uso extenso y crucial como estabilizadores de emulsión de Pickering, así como por su capacidad para proporcionar cápsulas de coloidosomas. Hasta ahora, las arcillas solo podían localizarse en las interfaces aceite-agua o aire-agua salina en estados agregados, mientras que nuestros resultados ahora muestran que las nanohojas de arcilla sin ninguna modificación pueden ubicarse en las interfaces aire-desionizado-agua. El mineral arcilloso utilizado en el presente trabajo es fluorohectorita sintética con una relación de aspecto muy alta y una calidad superior en homogeneidad y distribución de carga en comparación con otros minerales arcillosos. Este mineral de arcilla es más adecuado para lograr un anclaje de arcilla sin modificar a las interfaces de fluidos en comparación con otros minerales de arcilla utilizados en trabajos anteriores. En este contexto, estudiamos la organización de las nanohojas de arcilla en la interfaz aire-agua combinando diferentes métodos experimentales: estudios de canal de Langmuir–Blodgett, estudios de microscopía electrónica de barrido (SEM) de depósitos de película, dispersión especular de rayos X de incidencia de pastoreo (GIXOS) y microscopía de ángulo de Brewster (BAM). Las películas de arcilla formadas en la interfaz aire-agua podrían transferirse a sustratos sólidos mediante el método de Langmuir–Schaefer. Los resultados de BAM indican un equilibrio dinámico entre las láminas de arcilla en la interfaz y en la subfase. Debido a este equilibrio dinámico, la presión superficial de la monocapa de Langmuir no cambia significativamente cuando las láminas de arcilla pura se extienden sobre la superficie líquida. Sin embargo, también, los resultados de GIXOS confirman que hay nanohojas de arcilla en la interfaz aire-agua. Además, encontramos que las láminas de arcilla modificadas por un polímero ramificado tienen muchas más probabilidades de estar confinadas a la interfaz.Files
acs.langmuir.0c02670.pdf
Files
(15.8 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:9b0faaa72235b2a15810bc2907c14578
|
15.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- صفائح نانوية طينية غير معدلة في واجهة الهواء والماء
- Translated title (French)
- Nanosheets d'argile non modifiée à l'interface air-eau
- Translated title (Spanish)
- Nanoláminas de arcilla no modificadas en la interfaz aire-agua
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3114772286
- DOI
- 10.1021/acs.langmuir.0c02670
References
- https://openalex.org/W1966067823
- https://openalex.org/W1969799088
- https://openalex.org/W1975086100
- https://openalex.org/W1978953553
- https://openalex.org/W1979376976
- https://openalex.org/W1980555314
- https://openalex.org/W1981543549
- https://openalex.org/W1982168268
- https://openalex.org/W1982969924
- https://openalex.org/W1986569330
- https://openalex.org/W1997944222
- https://openalex.org/W1998372713
- https://openalex.org/W2001548188
- https://openalex.org/W2001803320
- https://openalex.org/W2004505287
- https://openalex.org/W2017713358
- https://openalex.org/W2017971562
- https://openalex.org/W2018619002
- https://openalex.org/W2018809261
- https://openalex.org/W2025336678
- https://openalex.org/W2032311380
- https://openalex.org/W2037964056
- https://openalex.org/W2038759504
- https://openalex.org/W2042500757
- https://openalex.org/W2042807974
- https://openalex.org/W2044078157
- https://openalex.org/W2044434291
- https://openalex.org/W2051157204
- https://openalex.org/W2060349541
- https://openalex.org/W2060481730
- https://openalex.org/W2062397521
- https://openalex.org/W2064492140
- https://openalex.org/W2069507241
- https://openalex.org/W2073115094
- https://openalex.org/W2076479843
- https://openalex.org/W2080983938
- https://openalex.org/W2082692596
- https://openalex.org/W2083594678
- https://openalex.org/W2088531445
- https://openalex.org/W2090260920
- https://openalex.org/W2095412983
- https://openalex.org/W2100640861
- https://openalex.org/W2103296256
- https://openalex.org/W2107765423
- https://openalex.org/W2121496905
- https://openalex.org/W2147404574
- https://openalex.org/W2148393427
- https://openalex.org/W2151637317
- https://openalex.org/W2171988870
- https://openalex.org/W2183965713
- https://openalex.org/W2216090536
- https://openalex.org/W2238399186
- https://openalex.org/W2312638219
- https://openalex.org/W2327294914
- https://openalex.org/W2337155651
- https://openalex.org/W2345693374
- https://openalex.org/W2346528277
- https://openalex.org/W2413048531
- https://openalex.org/W2461314863
- https://openalex.org/W2476568837
- https://openalex.org/W2479218982
- https://openalex.org/W2492521277
- https://openalex.org/W2498919232
- https://openalex.org/W2512441039
- https://openalex.org/W2542924420
- https://openalex.org/W2556391929
- https://openalex.org/W2584011479
- https://openalex.org/W2588916166
- https://openalex.org/W2604245947
- https://openalex.org/W2615439742
- https://openalex.org/W2617634995
- https://openalex.org/W2708594989
- https://openalex.org/W2758892301
- https://openalex.org/W2808593969
- https://openalex.org/W2895703405
- https://openalex.org/W2900851668
- https://openalex.org/W2904420967
- https://openalex.org/W2910897160
- https://openalex.org/W2973750106
- https://openalex.org/W2976670009
- https://openalex.org/W2982279367
- https://openalex.org/W2990653382
- https://openalex.org/W2996967401
- https://openalex.org/W3005921056
- https://openalex.org/W3012767102
- https://openalex.org/W3043580606
- https://openalex.org/W3089103110
- https://openalex.org/W3097372416
- https://openalex.org/W4241218155
- https://openalex.org/W4245815375