シリカ表面間の水和力に対する短鎖アルコールとピリジンの影響

完全に水酸化したシリカ表面間の力は、原子間力顕微鏡を使用して測定されました。測定は、ナノピール水と、メタノール、エタノール、トリフルオロエタノール（TFE）、ピリジンなどのさまざまな有機溶質を含む溶液で行われました。ナノプア水で得られた結果は、15 nm未満の距離で強い短距離反発力を示しました。この非DLVO力は、2.4 nmの減衰長（D2）が長い二重拡張力則に適合させることができます。一方、15％のメタノールで得られた力曲線は、dlvo理論に完全に適合させることができ、水分補給力の兆候はありません。これらの結果は、水和部がシリカ近くのユニークな水構造に由来することを示唆しており、これは明らかにメタノールの存在下で非常に破壊されています。メタノールはシリカに吸着し、シラノール基から水分子を変位させ、それにより、シリカ周辺の水和鞘内でH結合ネットワークを破壊します。メタノールによる水の変位は、前者よりも基本的なものであるため、熱力学的に可能です。10〜20％のエタノール溶液では、D2は1.1-1.2 nmに減少し、エタノールもシリカに吸着するが、メタノールよりも程度は低いことを示しています。TFEおよびピリジン溶液では、水分補給力はほとんど変化しず、これらの溶質がシラノール基から水分子を容易に置き換えることができないことを示唆しています。このコミュニケーションで提示された結果は、脂質膜の脱水に関連する可能性のあるアルコールによる人間の中毒に関係がある可能性があります。Copyright 1998 Academic Press。

Forces between fully hydroxalated silica surfaces were measured using an atomic force microscope. The measurements were conducted in Nanopure water and in solutions containing various organic solutes such as methanol, ethanol, trifluoroethanol (TFE), and pyridine. The results obtained in Nanopure water showed a strong short-range repulsive force at distances below 15 nm. This non-DLVO force can be fitted to a double-exponential force law with its longer decay length (D2) of 2.4 nm. On the other hand, the force curve obtained at 15% methanol by volume can be fitted to the DLVO theory perfectly, showing no signs of hydration force. These results suggest that the hydration force originate from the unique water structure in the vicinity of silica, which apparently is seriously disrupted in the presence of methanol. Methanol may adsorb on silica, displacing water molecules from the silanol groups and, thereby, breaking the H-bond network within the hydration sheath around silica. The displacement of water by methanol is thermodynamically possible because the latter is more basic than the former. In 10-20% ethanol solutions, D2 decreases to 1.1-1.2 nm, indicating that ethanol also adsorbs on silica but to a lesser extent than methanol. In TFE and pyridine solutions, the hydration force changes little, suggesting that these solutes cannot readily displace water molecules from silanol groups. The results presented in this communication may have a bearing on the intoxication of humans by alcohols, which may be related to the dehydration of lipid membranes. Copyright 1998 Academic Press.