The crucial roles of the ionization state and counterion presence on the phase behavior of fatty acid in aqueous solutions are well-established. However, the effects of counterions on the adsorption and morphological state of fatty acid on nanoparticle surfaces are largely unknown. This knowledge gap exists due to the high complexity of the interactions between nanoparticles, counterions, and fatty acid molecules in aqueous solution. In this study, we use adsorption isotherms, small angle neutron scattering, and all-atom molecular dynamic simulations to investigate the effect of addition of ethanolamine as a counterion on the adsorption and self-assembly of decanoic acid onto aminopropyl-modified silica nanoparticles. We show that the morphology of the fatty acid assemblies on silica nanoparticles changes from discrete surface patches to a continuous bilayer by increasing concentration of the counterion. This morphological behavior of fatty acid on the oppositely charged nanoparticle surface alters the interfacial activity of the fatty acid–nanoparticle complex and thus governs the stability of the foam formed by the mixture. Our study provides new insights into the structure–property relationship of fatty acid–nanoparticle complexes and outlines a framework to program the stability of foams formed by mixtures of nanoparticles and amphiphiles.

中文翻译：

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胺分子官能化的二氧化硅纳米颗粒上脂肪酸分子的吸附：表面组织和泡沫稳定性。

离子化状态和抗衡离子的存在对水溶液中脂肪酸的相行为的关键作用是众所周知的。然而，反离子对脂肪酸在纳米颗粒表面上的吸附和形态学状态的影响在很大程度上是未知的。由于水溶液中纳米颗粒，抗衡离子和脂肪酸分子之间相互作用的高度复杂性，因此存在这种知识鸿沟。在这项研究中，我们使用吸附等温线，小角度中子散射和全原子分子动力学模拟研究乙醇胺作为抗衡离子对癸酸在氨丙基改性的二氧化硅纳米粒子上吸附和自组装的影响。我们表明，通过增加抗衡离子的浓度，二氧化硅纳米颗粒上的脂肪酸组装体的形态从离散的表面补丁变为连续的双层。脂肪酸在带相反电荷的纳米颗粒表面上的这种形态学行为改变了脂肪酸-纳米颗粒复合物的界面活性，因此决定了混合物形成的泡沫的稳定性。我们的研究为脂肪酸-纳米颗粒复合物的结构-性质关系提供了新的见解，并概述了编程纳米颗粒和两亲混合物形成的泡沫的稳定性的框架。脂肪酸在带相反电荷的纳米颗粒表面上的这种形态学行为改变了脂肪酸-纳米颗粒复合物的界面活性，因此决定了混合物形成的泡沫的稳定性。我们的研究为脂肪酸-纳米颗粒复合物的结构-性质关系提供了新的见解，并概述了编程纳米颗粒和两亲混合物形成的泡沫的稳定性的框架。脂肪酸在带相反电荷的纳米颗粒表面上的这种形态学行为改变了脂肪酸-纳米颗粒复合物的界面活性，因此决定了混合物形成的泡沫的稳定性。我们的研究为脂肪酸-纳米颗粒复合物的结构-性质关系提供了新的见解，并概述了编程纳米颗粒和两亲混合物形成的泡沫的稳定性的框架。