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Structure, Dynamics and Phase Behaviors of Cationic Micellar Solutions:

Raman and Neutron Scattering Study of Alkyltrimethylammonium Bromides

dc.contributor.advisorEckold, Götz Prof. Dr.de
dc.contributor.authorRajashekara Haramagatti, Chandrashekarade
dc.date.accessioned2006-12-11T12:08:50Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T10:35:34Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:01Zde
dc.date.issued2006-12-11de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B612-Ade
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2110
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2110
dc.description.abstractIn dieser Arbeit wurde zum ersten Mal die Kombination von Ramanspektroskopie und Neutronenkleinwinkelstreuung (SANS) benutzt, um das Aggregationsverhalten mizellarer Lösungen unter verschiedenen äußeren Bedingungen wie Temperatur, Druck, Tensid- und Elektrolytkonzentration zu verstehen. Das umfasst die Aggregation zu hydrierten Kristallen ebenso wie das durch Elektrolyte verursachte Wachsen der Mizellen.Mithilfe der Ramanspektroskopie wurden die dynamischen Eigenschaften von mizellaren Objekten untersucht. Es zeigte sich, dass charakteristische Schwingungsbanden, deren Frequenzen, Halbwertsbreiten sowie geeignet gewählte Peakhöhenverhältnisse auf äußere Parameter wie Temperatur, Druck und Elektrolytkonzentration sehr empfindlich reagieren. Unter Standardbedingungen ähneln die Ramanspektren denen der Kohlenwasserstoffe mit breiten Schwingungsbanden und einem im wesentlichen gleichen Maß an trans- und gauche-Konformationen; darin zeigt sich die Unordnung innerhalb der Mizellen. Durch Abkühlung der mizellaren Lösungen wurde ein Anstieg des trans-zu-gauche-Verhältnisses und somit eine Ordnung der amphiphilen Moleküle erreicht. Druckerhöhung zeigt einen ähnlichen Einfluss auf die spektralen Eigenschaften. Die durch Temperatur oder Druck induzierten Phasenumwandlungen waren durch Unstetigkeiten in der Schwingungsfrequenz, Peakbreite und Peakhöhenverhältnisse gekennzeichnet. Die Neutronenstreuung liefert strukturelle Informationen über die Mizellen. Der intermizellare Abstand wurde direkt aus den SANS-Profilen berechnet. Die experimentellen SANS-Daten wurden an das bekannte Hayter-Penfold-Modell angepasst, um strukturelle Parameter wie Aggregationszahl, Ladung und Größen der Mizellen zu ermitteln. Wässrige Lösungen von Tetradecyltrimethylammoniumbromid (TTAB) zeigen unter Standardbedingungen einen Anstieg der Aggregationszahl mit der Tensid-Konzentration. Die temperatur- und druckinduzierten Phasenumwandlungen von der mizellaren Lösung in einen hydrierten Kristall zeigten sich in einer Abnahme der SANS-Intensitäten. Diese Phasenumwandlungen wurden durch die Ramanspektroskopie verifiziert, da die Spektren dann denen des reinen TTAB-Pulver ähneln.Mizellare Lösungen von verschiedenen Alkyltrimethylammoniumbromid-Tensiden (mit Kettenlängen von 12 bis 18 Kohlenstoffatome) zeigen unter Standardbedingungen mit der Kettenlänge ein Anwachsen der Mizelllänge und somit der Aggregationszahl. Das thermische Verhalten der C16- und C18-Tenside ist durch eine intermediäre Gelphase beim Abkühlen gekennzeichnet. Dies wurde eindeutig durch die Ramanspektroskopie und durch die Neutronenstreuung nachgewiesen.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleStructure, Dynamics and Phase Behaviors of Cationic Micellar Solutions:de
dc.title.alternativeRaman and Neutron Scattering Study of Alkyltrimethylammonium Bromidesde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedStruktur, Dynamik und Phasenverhalten von Kationischen Mizellaren Lösungende
dc.contributor.refereeGriesinger, Christian Prof. Dr.de
dc.date.examination2006-11-01de
dc.subject.dnb500 Naturwissenschaften allgemeinde
dc.description.abstractengIn this work, the combination of Raman spectroscopy and Small Angle Neutron scattering (SANS) have been used for the first time, to understand the aggregational behavior of micelles in micellar solutions under different external conditions like temperature, pressure, surfactant concentration and the electrolyte concentration. This comprises the aggregation to solid phase and the growth of micelles due to electrolytes.The dynamics of the micellar assemblies were analyzed with the help of Raman spectroscopy. The characteristic vibrational bands, their frequency positions, widths, peak height ratios of selected bands are found to be very sensitive to external parameters like temperature, pressure and electrolyte concentration. At ambient conditions, the Raman spectra resembles the spectra of hydrocarbons with broad vibrational bands and almost equal amount of trans and gauche conformations indicating the disorder in the micelles. An increase in the trans to gauche ratio and hence the ordering of the surfactants was achieved by decrease in the temperature of the micellar solutions. An increase of pressure has the similar kind of influence on the spectral behavior. The phase transitions observed with the influence of temperature and pressure are indicated in the discontinuities of the peak frequency, peak width and peak height ratios. Neutron scattering provides the structural information of the micelles. The intermicellar distance as well as their shape were calculated directly from the SANS intensity profile. SANS experimental data were fitted with well known Hayter-Penfold model to extract the structural parameters such as aggregation number, charge and size of the micelles.Aqueous micellar solution of tetradecyltrimethylammonium bromide (TTAB) at ambient conditions shows an increase of aggregation number with increase in surfactant concentration. With the application of temperature and pressure the phase transition from micellar solution to solid phase was evidenced in the decrease in the SANS intensity profile. This phase transition was directly proven by the use of Raman spectroscopy, where, the spectra after the phase transition resemble that of the dry powder TTAB surfactant. At ambient conditions aqueous micellar solutions of various alkyltrimethylammonium bromide surfactants (with alkyl chain length from C12 to C18) show an increase of micellar length and hence, the aggregation number with increase in alkyl chain length. Thermal behavior of surfactant with alkyl chain length C16 and C18 shows an intermediate metastable gel phase on cooling and was clearly demonstrated by Raman spectra and neutron scattering.de
dc.title.alternativeTranslatedRaman-und Neutronenstreustudies von Alkyltrimethylammoniumbromidende
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerAlkyltrimethylammoniumbromidde
dc.subject.gerMizellende
dc.subject.gerDoppelschichtende
dc.subject.gerTemperaturde
dc.subject.gerDruckde
dc.subject.gerPhasenübergängede
dc.subject.gerRamanspektroskopiede
dc.subject.gerSANSde
dc.subject.engAlkyltrimethylammonium bromidesde
dc.subject.engMicellesde
dc.subject.engBilayersde
dc.subject.engTemperaturede
dc.subject.engPressurede
dc.subject.engPhase transitionsde
dc.subject.engRaman spectroscopyde
dc.subject.engSANSde
dc.subject.bk35.12de
dc.subject.bk35.22de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1364-1de
dc.identifier.purlwebdoc-1364de
dc.affiliation.instituteFakultät für Chemiede
dc.subject.gokfullSD 000: Physikalische Chemiede
dc.identifier.ppn521353718de


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