60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Surfactantes são compostos caracterizados pela capacidade de alterar as propriedades superficiais e de interface de um líquido e possuem uma ampla gama de aplicações industriais envolvendo detergência, emulsificação, lubrificação, capacidade espumante, capacidade molhante, solubilização e dispersão de fases. Observadas por microscopia óptica, amostras em solução aquosa de cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) - um surfactante catiônico - em substrato de silício (hidrofóbico) apresentam padrões de interferência similares às franjas de interferência de luz quando refletida por uma película fina. Por outro lado, observado por microscopia de força atômica (AFM) após secagem, amostras de CTAB apresentam estruturas de degraus com dimensões do tamanho da molécula de CTAB. Neste trabalho comparamos os padrões medidos por AFM com as medidas ópticas.

METODOLOGIA:

A secagem natural, à temperatura ambiente, de uma solução aquosa de molaridade 5x10^-5 M do surfactante CTAB sobre mica (hidrofílica) resultou em depósitos que serão observados por meio da técnica de AFM. A secagem de CTAB sobre silício foi observada num microscópio óptico, usando uma ocular S-Pl 10X/20 e uma câmera CCD durante um tempo de 10 minutos à temperatura de 25 ºC.

RESULTADOS:

As amostras de CTAB observadas pela técnica de AFM mostraram a formação de degraus resultantes do processo de secagem em solução aquosa de agregados de moléculas. Cada camada (degrau) possui o tamanho da molécula de CTAB no caso de uma monocamada ou o dobro no caso de uma bicamada. Pela literatura [O. Teschke, et al., Appl. Phys. Lett. 78, 3064 (2001)], monocamadas de CTAB apresentam espessura de aproximadamente 20 Å, enquanto que bicamadas apresentam espessura de aproximadamente 40 Å. Os dados obtidos para o surfactante apresentaram bicamadas formando degraus de tamanho aproximado de 40 Å como o esperado. Gotas de soluções de CTAB apresentam franjas claras e escuras, similares às franjas de interferência de luz quando refletida por uma película fina quando observada por microscopia óptica. Pela avaliação da integral de difração de Fraunhofer, a intensidade da luz dos pontos claros é um múltiplo da função de Bessel de segunda ordem. A intensidade luminosa cai com a distância do centro segundo a equação abaixo: I = I₀ [(k J₂(x))/x]² onde k = 2,5(5^1/2) é a constante de normalização, I₀ a intensidade luminosa máxima, J₂ a função de Bessel de segunda ordem e x a distância ao centro da gota. Como a gota tem o formato de uma lentilha, já que o silício para soluções de 5x10^-5 M é hidrofóbico o efeito de lente na gota causa variações nos padrões ópticos observados.

CONCLUSÕES:

A formação de degraus se dá por um processo complexo de ligação entre moléculas de CTAB - a depender da concentração do surfactante - e sua formação ainda é um processo a ser investigado, embora com este trabalho se conclua que degraus não são os agentes interferométricos, mas sim a geometria da gota. Isso se deve ao fato de termos calculado um valor de espessura mínima para ocorrência dos padrões interferométricos 60 vezes maior que a altura típica da bicamada de CTAB obtida por AFM.

Instituição de fomento: CNPq

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: surfactante,, CTAB, padrões interferométricos.

E-mail para contato: marcospuydinger@gmail.com.br