• 한국자기공명학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.122-132
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• 2012

The effects of the sample viscosity and volume on the convective flows induced by temperature gradient in PGSE-NMR self-diffusion measurements at high temperature have been investigated. The experimental results showed that the viscosity of the liquid sample strongly affects the magnitude of the convective flows as well as the diffusion coefficient itself. It was also found that the convective flows increase as the sample volume increase.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권6호
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• pp.1970-1974
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• 2011

The effects of convection on the measurement of the diffusion coefficients of liquids by the pulsed gradient spin echo (PGSE) NMR method at low temperature are discussed. To examine the generation of convective flows, we used four different types of sample tubes in the diffusion measurements with temperature variation; a normal 5 mm NMR tube, a Shigemi tube, an ELISE type tube, and a capillary tube. Below room temperature, the calculated diffusion coefficients of chloroform in 5 mm o.d. type tubes increased with decreasing temperature, while those in the capillary tube decreased linearly. The convective flow was found to be significant even at low temperature and it seemed to be mainly induced by the transverse temperature gradient. It was also found that the capillary tube was most appropriate to measure the diffusion coefficients, since its small diameter is effective in suppressing the convective flows at both high and low temperatures.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.61-65
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• 2016

Undesirable convective flow in an NMR tube inhibits the accurate measurement of diffusion coefficients by NMR spectroscopy. To minimize the convection effects, various methods have been suggested, and it has been known that the use of sample rotation can be useful. However, it has not been clearly examined that the convection suppressing effect of the sample rotation under the different spinning speeds. In this study, the relation between convective flow and the sample rotation was investigated using PGSE NMR diffusion experiments to reveal the feasibility for controlling the convective flow in an NMR tube by sample rotation itself. The viscosity effect was also examined using solvents with four different viscosities, acetone-$d_6$ chloroform-d, pyridine-$d_5$, and $D_2O$. The sample rotation showed apparent convection suppressing effects at all temperature range for the low viscosity solvents, acetone-$d_6$ and chloroform-d, even at the faster than 5 Hz spinning rate. The similar patterns were also observed for pyridine-$d_5$ and $D_2O$, which have higher viscosity. This effect was observed even at high temperatures where convective flow arises conspicuously.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제19권4호
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• pp.339-348
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• 2002

Self-diffusion coefficients of colloidal ass9Ciation structures in the aqueous solutions of anionic ammonium dodecyl sulfate (ADS) and cationic octadecyltrimethylammonium chloride (OTAC) surfactants were measured by pulsed-gradient spin echo NMR. The results were interpreted on the basis of the ADS/OTAC/water phase diagram. Crossing the phase boundaries, significant changes in self diffusion coefficients were observed and well correlated to the phase diagram. For the micelles their apparent radii were obtained from Stokes-Einstein equation. Their values were 15 for the ADS micelles and 54 ${{\AA}}$ for the OTAC micelles, respectively. For vesicles which were formed spontaneously at different relative amounts of the surfactants and total surfactant concentrations, the radius was measured as 50 to 200 nm. This result is in fair agreement with those by TEM and light scattering.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제25권3호
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• pp.382-388
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• 2004

The sizes and structures of micelles formed in aqueous solutions of cationic octadecyl trimethyl ammonium chloride (OTAC) and anionic ammonium dodecyl sulfate (ADS) surfactants were investigated using smallangle neutron scattering (SANS), self-diffusion coefficients by pulsed-gradient spin-echo (PGSE) NMR, and dynamic light scattering (DLS) methods. SANS and DLS data indicate that their structures are spherical at concentrations as high as 300 mM. As the total surfactant concentration increases, the peaks of SANS spectra shift to higher scattering vector and become sharper, indicating that the intermicellar distance decreases and its distribution becomes narrower. This is due to more compact packing of surfactant molecules at high concentrations. The intermicellar distance of around 100 ${\AA}$ above 200 mM corresponds approximately to the diameter of one micelle. The sizes of spherical micelles are 61 ${\AA}$ and 41 ${\AA}$ for 9 mM OTAC and 10 mM ADS, respectively. Also the self-diffusion coefficients by PGSE-NMR yield the apparent sizes 96 ${\AA}$ and 31 ${\AA}$ for micelles of 1 mM OTAC and 10 mM ADS, respectively. For ADS solutions of high concentrations (100-300 mM), DLS data show that the micelle size remains constant at $25{\pm}2{\AA}$. This indicates that the transition in micellar shape does not take place up to 300 mM, which is consistent with the SANS results.

• Macromolecular Research
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• 제11권6호
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• pp.444-450
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• 2003

Hydrophobically End-capped polyethylene oxide Urethane Resin(HEUR)-associating polymers, HEUR 35(8), HEUR 35(12), and HEUR 35(18), comprise a polyethylene oxide (PEO) having a molecular weight of 35,000 that is end capped with two C$\_$8/H$\_$17/, C$\_$12/H$\_$25/, and C$\_$18/H$\_$37/ alkyl chains, respectively. These associating polymers were synthesized by condensation reactions with polyethylene oxides and alkyl isocyanates. The self-diffusion coefficients of HEUR-associating polymers were measured in aqueous solution by pulsed-gradient spin-echo (PGSE) nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. All polymers underwent a decrease in their mean diffusion coefficients as the concentration was increased. However, the dispersion of the diffusion coefficients, ${\beta}$, about the mean fluctuated with changes in concentration. The large dispersion at low concentrations of HEUR 35(8) and HEUR 35(12) is related to the interaction between hydrophobic end groups, and the large dispersion at high concentrations of HEUR 35(18) is correlated with transient network formation. These results are valuable for predicting the associating mechanism of the large aggregates before and after their critical micelle concentration.

• 공업화학
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• 제10권6호
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• pp.876-880
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• 1999

이온성과 비이온성계면활성제의 혼합 미셀 용액의 자기확산계수는 NMR FT-PGSE법으로 측정하였다. 또한 프로톤 NMR 피크의 폭을 관찰하였다. 연구된 계는 $C_{12}EO_5/SDS/D_2O$, $C_{12}EO_5/DTAC/D_2O$ 및 $C_{12}EO_8/SDS/D_2O$의 혼합계이다. 모든 시료에서 솔벤트와 계면활성제의 몰비는 일정하고 계면활성제의 혼합비는 다양하게 실험을 하였다. $C_{12}EO_5$ 계에서 계면활성제의 자기확산계수는 이온성계면활성제의 혼합비가 약 25%일 때 최소치를 나타내었다. 비이온성계면활성제가 이온성계면활성제로 치환됨에 따라서 자기확산계수가 감소하는 것은 미셀간의 반발력이 증가하기 때문이다. 이온성계면활성제의 높은 분율에서 자기확산계수가 증가하는 것은 미셀의 크기가 감소하기 때문이다. $C_{12}EO_8$ 계에서 계면활성제의 혼합비의 효과는 분자의 기하학적 구조와 큰 관능기의 면적 때문에 거의 없다. 프로톤 NMR 피크와 자기확산계수는 상호 밀접한 관계를 나타내고 알킬 사슬의 메틸렌 시그날의 넓혀짐 현상은 자기확산계수가 작을 때 나타난다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제16권1호
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• pp.1-14
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• 1999

계면활성제는 수용액에서 미셀을 형성함에 있어서 자기확산이 분자 운동과 상변화에 대하여 자세한 정보를 제공하고 공업적으로 응용할 수 있는 기술이 점차 증가하고 있다. 계면활성제가 미셀을 형성함에 있어 자기확산 정도는 화학구조의 변화성과 상호 결합 및 회합현상에 매우 민감한 것은 사실이다. 특히 계면활성제 용액의 넓은 범위의 분자 시스템과 콜로이드 상태의 변화성은 다향한 물리, 화학적 성질에 기여됨이 많다. 더욱이 미셀 형성에서 자기확산 계수는 분자 치환에 직간접적으로 상호관계가 있어 NMR 분광학에서 스핀 이완속도의 해석과 분자의 재배열, 스핀 이완에 대한 모델선정 등에 많은 관심을 갖는다. 그중 미셀형성에 있어서 자기확산에 대한 측정 방법중 가장 많이 이용되고 있는 Fourier Transform Pulsed Gradient Spin Echo(FT-PGSE) 측정법은 계면활성제의 미셀형성에 대한 상변화성 및 물리, 화학적 성질을 다루는데 새로운 도구로 제공되고 있다. 이는 이 계통의 기술적 측정방법에 있어서 적절한 개선과 새로운 응용분야를 확장하는데 있어서 많은 가능성을 갖고있다. 그리하여 이들에 대한 역사적 배경과 기초적인 이론을 가지고 미셀 형성에 있어 자기확산에 대한 개념을 말하고 그에 대한 응용성을 계통적으로 설명하고자 한다.

• 공업화학
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• 제10권1호
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• pp.112-117
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• 1999

Pulsed Field Gradient NMR(FT-PFGE)을 이용하여 N-alkyl-N, N-dimethylamine oxide/hydrocarbon/$D_2O[C_nDMAO/C_{n^{\prime}}H_{{2n^{\prime}+2}}/D_2O]$ 3성분 계에서 자기확산 계수를 측정하였다. 여기서 n = 12, 14, 16인 계면활성제를 사용하였으며, n' = 6, 8, 10, 12, 14인 탄화수소를 사용하였다. 미셀 상에서 주로 확산은 미셀의 유체역학적 이동에 지배되며, 미셀들의 충돌로 가용화된 탄화수소의 교환에 의해서도 일부 이루어진다. 이 연구는 계면활성제의 알킬 사슬 길이와 탄화수소 분자크기의 변화에 따라서 검토되었다. 그 결과 큐빅 상에서 용매는 물의 연속상에서 거동에 대한 전형적인 자기확산 계수 값을 나타내고, 이때 장애물로서 마이크로에멀젼 액적이 작용한다. 겔 상태에서 계면활성제의 유동성은 낮고, 알킬 사슬 길이가 가장 짧은 계면활성제에 대해서만 결정되었다. 겔 내에서 미셀들 간의 탄화수소 교환은 호핑 과정에 의해서 일어나는 것을 알았고, 회합율은 계면활성제의 알킬 사슬 길이에 따라 감소하였다.

• 공업화학
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• 제9권6호
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• pp.822-828
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• 1998

$^1H$ NMR gradient spin echo법을 이용하여 polyoxyethylene dodecyl ether[$C_{12}H_{25}(OCH_2CH_2)nOH$] 수용액에서 미셀 형성과정에 대한 것을 비교검토 하였다. 여기서 n=5($C_{12}EO_5$) 및 n=8($C_{12}EO_8$)인 비이온성 계면활성제를 사용하였으며 등방성상의 영역범위에서의 자기확산 계수는 일정온도에서 농도변화에 따른 pulsed field gradient법을 사용하여 측정하였고, 또한 여러 프로톤의 시그날에 대한 피크폭(line width)을 추적하여 액정 특성에 대한 것을 검토하였다. 알킬사슬의 메틸렌 시그날의 넓혀짐은 $C_{12}EO_5-$물 계에서는 핵사고날 액정상의 근접될 때 관찰되었지만 $C_{12}EO_8-$물 계에서는 넓혀짐이 보다 작게 관찰되었다. 낮은 온도에서 농도가 증가함에 따라 $C_{12}EO_5$에서는 막대형 미셀이 형성되지만 $C_{12}EO_8$에서는 전 농도 범위에서 작은 미셀로 이루워 진다. 계면활성제의 자기확산계수는 서서히 증가하다가 극소점에 이르러서는 농도가 증가함에 따라 급격히 감소한다. 극소점의 위치는 온도가 담점에 이르렀을 때 낮은 농도에서 나타나고 이 계에서는 두 개의 등방성 상으로 분리된다. 피크폭 연구에서 피크폭의 넓어짐은 $C_{12}EO_5$에서는 온도가 증가되었을 때 온도의 차이로 형성된다. 그 결과 담점에 이르러 계면활성제의 회합체가 커지는 것으로 생각한다. 이 회합체가 담점에 이르러 한정된 모양을 갖는 것은 아니다. $C_{12}EO_8$에서는 미셀들이 온도의 증가에 영향을 받지 않고 미셀형성이 불확실하다. 에틸렌옥사이드 일부분의 메틸렌 시그날은 일관되게 좁게 나타났다. 회합에 있어서 이들은 알킬사슬 메틸렌보다 작은 질서로 나타내었다. 회합의 크기나 모양에 있어서 여러 변화성은 상 변화에 따라 등방성과 액정상의 안정성 범위가 정하여 진다. 회합체 크기와 상 구조는 여러 온도와 농도 변화에서 분자의 효과적 모형을 고려하여 정성적인 결과에 따른다.