Die hydrophobe fest-flüssig-Grenzfläche unter hohem hydrostatischen Druck

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Grenzfläche zwischen hydrophoben Oberflächen und Wasser experimentell untersucht. Es wurde das Verhalten der an der Grenzfläche auftretenden Schicht geringer Dichte, des sogenannten hydrophoben Gaps, unter hohen hydrostatischen Drücken bis zu 5 kbar studiert. Als Modellsystem diente ein mit einer molekularen Monolage Octadecyltrichlorosilan (OTS) beschichteter Siliziumwafer in Kontakt mit Wasser. Die Untersuchungen wurden mittels Röntgen-Reflektometrie (XRR) durchgeführt. Hierfür wurde die erste Hochdruck-XRR-Probenzelle angefertigt, die bis zu einem Druck von 5 kbar arbeitet. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass das hydrophobe Gap bis zu einem Druck von ca. 1,5 kbar stärker komprimiert wird als das umgebende Volumenwasser, während das hydrophobe Gap bei höheren Drücken weniger stark komprimiert wird. Das deutet darauf hin, dass bei Umgebungsdruck eine im Vergleich zu Volumenwasser offenere Netzwerkstruktur des Wassers an der Grenzfläche vorliegt, die bei hohem hydrostatischen Druck zumindest teilweise geschlossen wird. Weiterhin wurde der Einfluss kosmotroper und chaotroper Kosolvenzien auf die Struktur der hydrophoben fest-flüssig-Grenzfläche untersucht. Als Kosmotrop wurde Trimethylamin-N-Oxid (TMAO) und als Chaotrop Urea verwendet. Beide Stoffe adsorbierten an der Grenzfläche und erzeugten so eine lokal erhöhte Konzentration im Vergleich zur Volumenflüssigkeit. Die Kompressibilität der adsorbierten Schichten ist sowohl stoff- als auch konzentrationsabhängig, jedoch immer geringer als bei Volumenwasser