Agregação entre copolímeros dibloco negativamente carregados e surfactantes catiônicos: um estudo computacional
Abstract
Neste trabalho utilizamos Dinâmica de Langevin no estudo da agregação entre copolı́meros dibloco com carga elétrica negativa e surfactantes catiônicos, numa solução sem sal e contendo sal monovalente. A metodologia de trabalho é baseada no uso do pacote computacional ESPReSSo. Usamos um modelo onde o efeito hidrofóbico presente em soluções contendo surfactantes é substituı́do por uma atração efetiva de curto alcance, do tipo Lennard-Jones 12-6, entre os monômeros que constituem as caudas de pelo menos dois surfactantes distintos. A intensidade desta atração é definida por um parâmetro $\varepsilon_H$, que tem seu valor ajustado nas nossas simulações para reproduzir a concentração micelar crı́tica experimental do surfactante catiônico DTAB. Com o modelo e a metodologia computacional, fomos capazes de reproduzir de forma qualitativa os agregados copolı́mero/surfactante observados experimentalmente. Mais especificamente, obtivemos a morfologia dos agregados, analisando a composição destes em função da razão de carga Z entre surfactantes e copolı́meros. Na ausência de sal, para regiões com baixos valores de Z os agregados formados são consistentes com as observações experimentais, ou seja, poucos copolı́meros adsorvidos à superfı́cie de uma micela formada por moléculas de surfactantes. À medida que Z aumenta (maior concentração de surfactante) novos agregados são produzidos. Na região próxima ao ponto isoelétrico, Z = 1, encontramos grandes agregados copolı́mero/surfactante, formados a partir da reunião de micelas que estão conectadas pelos blocos carregados dos copolı́meros adsorvidos às suas superfı́cies. Atribuı́mos aos mecanismos para a formação destes agregados os mesmos princı́pios básicos para a obtenção dos complexos copolı́mero/surfactante com estrutura core-shell observados experimentalmente. Na presença de sal monovalente, embora os mecanismos necessários para a formação dos grandes complexos tenham sido encontrados, mesmo do ponto de vista qualitativo nossos resultados não são conclusivos.Para os sistemas simulados e para as concentrações de sal que analisamos, o efeito da concentração de sal sobre a morfologia dos complexos não está claramente definido, especialmente para as regiões de altos valores de Z e altas concentrações de sal, uma vez que não fomos capazes de reproduzir a observação experimental de dissolução dos complexos copolı́mero/surfactante.