khiết
Trong phần này, chúng tôi trình bày các kết quả khảo sát các mode dao động của đơn lớp AA/ nước tinh khiết (29.36 Ǻ2 /phân tử ), như hình 3.1, với 3 cách kết hợp phân cực khác nhau PPP, PSP và SSP. Bước sóng hồng ngoại được điều chỉnh từ 2800 cm-1 ÷ 3600 cm-1.
Hình 3.1 Phổ SFG của đơn lớp AA /nước tinh khiết với 3 cách kết hợp phân cực PPP, PSP, SSP. Cư ờng đ ộ tí n hi ệu S F (a .u) Số sóng IR (cm-1)
54
Hình 3.1 chỉ ra rằng các cách kết hợp khác nhau cho các mode dao động khác nhau:
- Với phép đo phân cực SSP, phát hiện ra thành phần độ cảm phi tuyến bậc hai
, chúng tôi thu được 2 mode dao động nổi trội của CH3: mode kéo dãn đối xứng CH3ss tại 2875 cm-1 tương ứng với sự biến thiên mô men lưỡng cực dọc theo trục đối xứng của nhóm CH3 và mode cộng hưởng Fermi CH3Fr của mode kéo dãn và mode uốn cong tại 2935 cm-1, [18].Chúng tôi thấy rằng 2 đỉnh này có cường độ lớn hơn nhiều so với mode CH3 dao động bất đối xứng (gấp 3 và 2 lần tương ứng). Tuy nhiên, 2 mode dao động của CH2 bao gồm: mode dao động kéo dãn đối xứng của CH2ss tại 2855 cm-1 và mode dao động kéo dãn bất đối xứng tại 2920 cm-1 có cường độ yếu hơn rất nhiều so với cường độ của mode dao động CH3. Bên cạnh đó, trong phổ còn xuất hiện 2 dải dao động yếu vùng OH của các phân tử nước tại 3200 cm-1 và 3450 cm-1.
- Trong trường hợp phân cực PPP (tương ứng với các độ cảm phi tuyến
khác 0), phổ SF xuất hiện một đỉnh tại 2960 cm-1 tương ứng với mode kéo dãn bất đối xứng của CH3as tương ứng với sự biến thiên mô men lưỡng cực trong mặt phẳng chuỗi ankan [18].
- Trường hợp phân cực PSP không xuất hiện bất kì đỉnh dao động nào.
Theo lý thuyết, dịch chuyển dao động hồng ngoại chỉ xảy ra khi có sự thay đổi mô men lưỡng cực điện. Bởi vì các cấu hình phân cực, véc tơ điện trường của chùm tia hồng ngoại có hướng vuông góc với mặt phẳng bề mặt, nên chỉ có các dao động mang theo mô men dịch chuyển hồng ngoại trực giao với bề mặt mới có đóng góp. Sự xuất hiện của các mode dao động của nhóm CH3 cho thấy nhóm CH3 đóng góp chủ yếu, còn các nhóm CH2 gần như đóng góp rất ít trong phổ SF do sự sắp xếp của chuỗi CH2 tạo nên sự đối xứng nghịch đảo. Từ đó cho thấy các phân tử AA sắp xếp theo trật tự có định hướng dọc theo pháp tuyến bề mặt.
55
Theo những nghiên cứu trước đây [18, 22], đơn lớp có thể tồn tại ở những pha khác nhau: pha lỏng xếp chặt (liquid - condensed), pha lỏng mở rộng (LE – liquid expanded), pha hỗn hợp (coexistance) và pha khí (tham khảo hình 3.2).
Hình 3.2 Đường đẳng nhiệt của áp suất bề mặt theo diện tích/số phân tử của đơn lớp axit pentadecanoic [18].
Một số tác giả trên thế giới cũng đã nghiên cứu về đơn lớp Langmuir sử dụng các axit béo khác. Năm 1987, nhóm P. Guyot-Sionnest và các đồng nghiệp sử dụng axit pentadecanoic (tham khảo hình 3.3).
Hình 3.3 Phổ SFG của axit pentadecanoic với các kết hợp phân cực khác nhau: (a) S - VIS, P – IR, (b) P – VIS, S – IR, (c) P – VIS, P – IR, [18].
56
Nhóm Guyot – Sionnest đã tiến hành đo tín hiệu tần số tổng với các cách kết hợp phân cực khác nhau với đơn lớp trong pha LC. Người ta chỉ ra rằng nhóm CH3 đóng góp chủ yếu trong phổ, cụ thể đỉnh CH3ss tại 2875 cm-1 tương ứng với sự biến thiên mô men lưỡng cực dọc theo trục đối xứng của nhóm CH3 và đỉnh dx tại 2962 cm-1 và dy 2954 cm-1 tương ứng với sự biến thiên của mô men lưỡng cực trong và ngoài mặt phẳng chuỗi ankan. Sự đóng góp của nhóm CH2 gần như có thể bỏ qua. Như vậy, chuỗi ankan trải dài và định hướng gần như vuông góc với bề mặt trong pha LC.
Kết quả của chúng tôi hoàn toàn phù hợp với các luận điểm của nhóm P. Guyot-Sionnest [18]. Điều này đưa chúng tôi đến nhận định rằng với diện tích bề mặt/ phân tử là 29.36 Ǻ2 /phân tử, đơn lớp AA đang ở trạng thái gần với chuyển tiếp pha LC- LE.