Le proprietà dei tensioattivi, sostanze che abbassano la tensione superficiale di un liquido, possono essere perfezionati modificando la loro struttura molecolare, secondo un recente studio A*STAR. Questo metodo potrebbe aiutare i ricercatori a sviluppare tensioattivi migliori per una varietà di applicazioni, dall'aiutare la somministrazione di farmaci, o migliorare l'efficienza delle trivellazioni petrolifere, per aumentare la capacità di pulizia del sapone.

I tensioattivi sono molecole con personalità scisse. In genere hanno una "testa" idrofila che attira l'acqua, e una "coda" idrofoba che preferisce le molecole oleose. I tensioattivi possono circondare minuscole goccioline oleose per formare una struttura chiamata micella, che permette alle molecole oleose di essere disperse e stabili in acqua.

Freda Lim e colleghi dell'A*STAR Institute of High Performance Computing hanno ora dimostrato che la riorganizzazione degli atomi in un comune tensioattivo può avere un grande impatto sulla sua capacità di formare micelle.

Il team ha eseguito simulazioni al computer di una famiglia di sei diverse molecole di alchilbenzensolfonato, tensioattivi che, grazie alla loro economicità e biodegradabilità, trovano largo impiego nei detersivi e nell'industria petrolifera. Queste molecole sfoggiano "code" alchiliche contenenti 12, 14 o 16 atomi di carbonio, e alcuni hanno brevi gruppi alchilici in varie posizioni sulle loro "teste" di benzensolfonato.

I ricercatori hanno prima simulato il comportamento dei tensioattivi in ​​uno strato di una singola molecola, intrappolato tra l'acqua e un incolore, idrocarburo oleoso chiamato decano. Poiché la concentrazione delle molecole di tensioattivo aumentava fino al punto in cui lo strato era pieno di tensioattivi, quelli con la testa più compatta e la coda più lunga sono rimasti in uno strato piatto, mentre quelli con la testa più voluminosa e la coda più corta iniziarono a piegarsi in onde ondulate. Generalmente, il comportamento del tensioattivo dipendeva anche dalla posizione dei gruppi chimici intorno alla sua testa.

I ricercatori hanno poi continuato ad aumentare le concentrazioni di tensioattivi nello strato intermedio. Quelli con teste più compatte e code più lunghe formavano strutture simili a gemme piene di decano, ma non ha rilasciato micelle libere. In contrasto, quelli con le teste più voluminose e le code più corte hanno formato gemme che alla fine si sono staccate dallo strato di tensioattivo (vedi immagine).

"La scelta dei tensioattivi dipende dallo scopo per cui viene utilizzato, quindi non esiste davvero un tensioattivo "migliore", " spiega Lim. "Le nostre simulazioni forniscono una linea guida sulla scelta dei tipi di tensioattivi a seconda delle applicazioni specifiche". e come le sostanze intrappolate all'interno di queste strutture possono essere rilasciate per le applicazioni.