Die Strukturvielfalt der L3-Phase: Schwamm-, Zwiebel- und Schaumstruktur

In der vorliegenden Arbeit sind die komplexen Nanostrukturen von Systemen, die das anionische Tensid Natrium-bis(2 ethylhexyl)sulfosuccinat (AOT) enthalten, untersucht worden. Der Schwerpunkt liegt auf der Struktur der L3-Phase, von der gemeinhin angenommen wird, dass sie eine Schwammstruktur ist. Im ölfreien System besteht diese Struktur aus zwei kontinuierlichen, verworrenen WasserdomÃ-nen, die durch eine kontinuierliche Tensid-Doppelschicht getrennt sind. Im ölhaltigen Pendant quillt die Tensid-Doppelschicht durch das Öl. Diese Struktur ist in der Literatur immer mal wieder in Frage gestellt worden. Ziel war daher, die alleinige Existenz der Schwammstruktur in der L3-Phase zu untermauern oder zu widerlegen. ZunÃ-chst wurde der Existenzbereich der L3-Phase des Systems Wasser (H2O), Natriumchlorid (NaCl) und AOT als Funktion vom AOT- und NaCl-Massenanteil (γ und ε) bei T = 25 °C gemessen. Die LeitfÃ-higkeits- und ViskositÃ-tswerte in dieser Phase deuten auf einen strukturellen Ãœbergang mit steigendem γ und ε hin, nÃ-mlich von einer kontinuierlichen Wasserphase zu einer Struktur, die sowohl eine kontinuierliche als auch eine diskontinuierliche Wasserphase hat. Aufnahmen mit dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) zeigen tatsÃ-chlich
den Ãœbergang von einer bikontinuierlichen Schwamm- zu einer Polyederstruktur. Die Polyeder sind sehr polydispers und bestehen aus geschichteten AOT-Doppelschichten, weshalb der Begriff Zwiebelstruktur eingefÃ-hrt wurde. Die diskontinuierliche Wasserphase befindet sich zwischen den AOT-Doppelschichten und die kontinuierliche Wasserphase zwischen den Polyedern.
Die Strukturgrößen der TEM-Aufnahmen sind durch Streuexperimente bestÃ-tigt. Die Zugabe des Monomers n-Hexylmethacrylat (C6MA) zum oben beschriebenen System H2O/NaCl – AOT fÃ-hrt zu dem untersuchten quaternÃ-ren System. Bei konstantem AOT-Massenanteil (γ) und T = 25 °C wurde der Existenzbereich der L3-Phase als Funktion vom C6MA- und NaCl-Massenanteil (α und ε) gemessen. Ausgehend von einer Schwammstruktur bei α = 0 zeigen die LeitfÃ-higkeits- und ViskositÃ-tswerte in diesem Kanal einen Ãœbergang von einer
kontinuierlichen zu einer diskontinuierlichen Wasserphase mit zunehmendem α und abnehmendem ε. TEM-Aufnahmen zeigen, dass die Struktur mit der diskontinuierlichen Wasserphase aus Wasserpolyedern besteht, die von einer kontinuierlichen C6MA-Phase umhÃ-llt sind. Die theoretisch berechneten Strukturgrößen stimmen mit denen der TEM-Aufnahmen und denen der Streuexperimente Ã-berein. FÃ-r diese Struktur wurde der Begriff Schaumstruktur eingefÃ-hrt. DarÃ-ber hinaus ist in der L3-Phase bei γ = 0.25 der Ãœbergang von einer Zwiebel- zu einer Schaumstruktur mit zunehmendem α und abnehmendem ε gezeigt.
Zusammenfassend erweitern die gezeigten experimentellen Ergebnisse das Bild von der Struktur der L3-Phase grundlegend.