As propriedades dos surfactantes, substâncias que reduzem a tensão superficial de um líquido, pode ser ajustado ajustando sua estrutura molecular, de acordo com um estudo recente da A * STAR. Este método pode ajudar os pesquisadores a desenvolver melhores surfactantes para uma variedade de aplicações, de ajudar na entrega de drogas, ou melhorando a eficiência da perfuração de petróleo, para aumentar a capacidade de limpeza do sabonete.

Os surfactantes são moléculas com personalidades divididas. Eles normalmente têm uma 'cabeça' hidrofílica que atrai água, e uma 'cauda' hidrofóbica que prefere moléculas oleosas. Os surfactantes podem envolver pequenas gotículas oleosas para formar uma estrutura chamada micela, o que permite que as moléculas oleosas sejam dispersas e estáveis ​​na água.

Freda Lim e colegas do A * STAR Institute of High Performance Computing mostraram agora que reorganizar os átomos em um surfactante comum pode ter um grande impacto em sua capacidade de formar micelas.

A equipe realizou simulações de computador de uma família de seis moléculas diferentes de alquil benzenossulfonato, surfactantes que, devido ao seu custo-benefício e biodegradabilidade, são amplamente utilizados nas indústrias de detergentes e petróleo. Estas moléculas apresentam 'caudas' de alquil contendo 12, 14 ou 16 átomos de carbono, e alguns têm grupos alquil curtos em várias posições em suas 'cabeças' de benzenossulfonato.

Os pesquisadores primeiro simularam como os surfactantes se comportavam em uma camada de uma única molécula, preso entre a água e um incolor, hidrocarboneto oleoso denominado decano. À medida que a concentração de moléculas de surfactante aumentou até o ponto em que a camada foi preenchida com surfactantes, aqueles com cabeças mais compactas e caudas mais longas permaneceram em uma camada plana, enquanto aqueles com cabeças mais pesadas e caudas mais curtas começaram a se dobrar em ondas ondulantes. Em geral, o comportamento do surfactante também dependia da posição dos grupos químicos ao redor de sua cabeça.

Os pesquisadores então continuaram a aumentar as concentrações de surfactantes na camada intermediária. Aqueles com cabeças mais compactas e caudas mais longas formaram estruturas semelhantes a botões cheios de decano, mas não liberou micelas grátis. Em contraste, aqueles com cabeças mais volumosas e caudas mais curtas formaram botões que eventualmente se soltaram da camada de surfactante (veja a imagem).

“A seleção dos surfactantes depende da finalidade para a qual são usados, então não há realmente nenhum 'melhor' surfactante, "explica Lim." Nossas simulações fornecem uma diretriz sobre a escolha dos tipos de surfactantes, dependendo das aplicações específicas. "A equipe agora planeja estudar como diferentes estímulos desencadeiam a ruptura das estruturas das micelas do surfactante, e como as substâncias presas dentro dessas estruturas podem ser liberadas para aplicações.