SURFACE-ENHANCED RAMAN STUDIES OF THE LIQUID/SOLID INTERFACE

Résumé
La diffusion Raman exaltée de surface (SERS) pouvant détecter des monocouches adsorbées sans interférence avec les molécules des phases adjacentes, elle constitue un outil spectroscopique idéal pour étudier la structure des adsorbats à l'interface liquide/solide et pour relier cette structure aux propriétés macroscopiques à l'interface.Nous avons utilisé le SERS pour examiner la conformation moléculaire d'un surfactant - un alkylthiol à longue chaîne - sur une couche d'Argent granulaire. Dans le cas où les substrats recouverts de surfactant sont en contact avec l'air ou avec un fluide non mouillant, toute la chaîne alkyl du surfactant prend une conformation trans, semblable à la conformation du thiol dans le solide pur. Cependant, quand un fluide mouillant entre en contact avec le substrat recouvert du surfactant, les carbones proches de la surface gardent leur conformation tandis que les carbones plus éloignés modifient leur conformation et présentent une liaison plus gauche. Ces modifications de conformation suggèrent que les fluides mouillants pénètrent dans les couches de surfactant adsorbées, contrairement aux fluides non mouillants qui en sont exclus par hydrophobie.

Abstract
Since surfaced-enhanced Raman scattering (SERS) can detect adsorbed monolayers without interference from molecules in adjacent bulk phases, it is an ideal spectroscopic tool for studying adsorbate structure at the liquid/solid interface and for relating adsorbate structure to macroscopic properties at the interface. We have used SERS to examine the molecular conformation of a surfactant - a long chain alkyl thiol-on a silver-island film. For surfactant coated substrates in contact with air or a nonwetting fluid, the entire alkyl chain of the surfactant takes on an all trans conformation, similar to the conformation of the thiol in the neat solid. However, when a wetting fluid contacts the surfactant coated substrate, the carbons near the surface maintain their trans conformation while carbons farther from the surface alter their conformation and exhibit more gauche bonding. Such conformational changes suggest that wetting fluids penetrate adsorbed surfactant layers as opposed to nonwetting fluids which are hydrophobically excluded.