We have studied the complexation of polyelectrolyte (sodium poly(styren sulfonates) : PSS) and cationic surfactant (Tetradecyl Trimethyl Ammonium Bromide :TTAB) by dynamic light scattering (DLS). We checked some characteristic behaviors of polyelectrolytes and ionic surfactants - effective charge interaction, conformational changes, aggregation of the complexes that they make, and so on.
In the very dilute TTAB concentration near CAC, this system is thermodynamic equilibrium and can be explained by the free energy, but cannot be explained in the same way in the high TTAB concentration over CAC.
전하를 띤 고분자 PSS80K와 계면 활성제 TTAB의 혼합용액을 동적 광산란 방법을 통해 연구하였다. 특히 이 시스템이 나타내는 주된 특성들을 확인하고, 이 시스템을 물리적으로 이해하고 기술하는데 필요한 free energy의 성질과 열역학적 평형 상태에 대하여 생각해 보았다.
PSS는 수용액 상에서 effective한 전자기적 상호 작용을 한다. 또한 simple counterion으로서 NaBr에 비해, 분자 내에 소수성 부분을 가진 TTAB은 더 효율적으로 PSS와 작용하여 conformation의 변화를 가져옴을 확인하였다.
매우 낮은 농도에서 PSS와 TTAB의 혼합 용액에서는, PSS의 chain을 따라 마이셀 같은 구조가 안정하게 형성(necklace model)되는 것으로 보인다. 한편 TTAB의 양이 증가하면 PSS와 TTAB는 여러 개의 PSS chain과 TTAB이 복합체 형성에 참여해 큰 덩어리를 이루거나, 이루어진 복합체가 서로 뭉친다. 이 경우 복합체는 시간에 따라 크기의 변화를 보였다. 이 농도 영역에서는 또한 sample을 다루는 방법에 따라 복합체의 크기와 시간에 따른 변화가 달라지는 irreproducible한 특성을 보였다. 이것은 TTAB의 양이 많아질 때에, 이 시스템을 기술하는 free energy가 높은 에너지 벽을 가지는 극소점들을 가지기 때문으로 생각할 수 있다.
따라서 단지 CAC 근처에서만 free energy가 최소가 되는 열역학적 평형 상태로 이 시스템을 유효하게 기술할 수 있는 것으로 생각된다. CAC를 결정하는 주된 변수는, 고분자와 계면활성제 사이의 인력, 계면 활성제의 소수성, 고분자의 chain 내의 반발력 정도로 알려져 있다.
