Las propiedades de los tensioactivos, sustancias que reducen la tensión superficial de un líquido, se puede ajustar ajustando su estructura molecular, según un estudio reciente de A * STAR. Este método podría ayudar a los investigadores a desarrollar mejores tensioactivos para una variedad de aplicaciones, de ayudar a la entrega de medicamentos, o mejorar la eficiencia de la perforación petrolera, para potenciar la capacidad limpiadora del jabón.

Los tensioactivos son moléculas con personalidades divididas. Por lo general, tienen una 'cabeza' hidrófila que atrae el agua, y una 'cola' hidrofóbica que prefiere moléculas aceitosas. Los tensioactivos pueden rodear diminutas gotitas aceitosas para formar una estructura llamada micela, lo que permite que las moléculas aceitosas se dispersen y se mantengan estables en agua.

Freda Lim y sus colegas del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento ahora han demostrado que reorganizar los átomos en un surfactante común puede tener un gran impacto en su capacidad para formar micelas.

El equipo realizó simulaciones por computadora de una familia de seis moléculas diferentes de alquilbencenosulfonato, tensioactivos que, debido a su rentabilidad y biodegradabilidad, son ampliamente utilizados en las industrias de detergentes y petróleo. Estas moléculas tienen 'colas' de alquilo que contienen 12, 14 o 16 átomos de carbono, y algunos tienen grupos alquilo cortos en varias posiciones en sus "cabezas" de bencenosulfonato.

Los investigadores primero simularon cómo se comportaban los tensioactivos en una capa de una sola molécula, atrapado entre el agua y un incoloro, hidrocarburo aceitoso llamado decano. A medida que la concentración de moléculas de tensioactivo aumentó hasta el punto en que la capa se llenó de tensioactivos, aquellos con cabezas más compactas y colas más largas permanecieron en una capa plana, mientras que aquellos con cabezas más voluminosas y colas más cortas comenzaron a doblarse en ondas ondulantes. En general, el comportamiento del tensioactivo también dependía de la posición de los grupos químicos alrededor de su cabeza.

Luego, los investigadores continuaron aumentando las concentraciones de tensioactivos en la capa intermedia. Aquellos con cabezas más compactas y colas más largas formaron estructuras parecidas a cogollos llenos de decano, pero no liberó micelas libres. A diferencia de, aquellos con cabezas más voluminosas y colas más cortas formaron cogollos que eventualmente se liberaron de la capa de surfactante (ver imagen).

"La selección de tensioactivos depende del propósito para el que se utilizan, por lo que realmente no existe el "mejor" tensioactivo, "explica Lim." Nuestras simulaciones proporcionan una guía para elegir los tipos de tensioactivos en función de las aplicaciones específicas. "El equipo ahora planea estudiar cómo diferentes estímulos desencadenan la ruptura de las estructuras de las micelas del tensioactivo, y cómo las sustancias atrapadas dentro de estas estructuras pueden liberarse para aplicaciones.