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Probing Polyelectrolyte Adsorption in Charged Nanochannels by Streaming Potential Measurements
ACS Macro Letters ( IF 5.1 ) Pub Date : 2020-05-18 , DOI: 10.1021/acsmacrolett.0c00172 Anastasia Christoulaki 1 , Didier Lairez 2 , Emmanuelle Dubois 1 , Nicolas Jouault 1
ACS Macro Letters ( IF 5.1 ) Pub Date : 2020-05-18 , DOI: 10.1021/acsmacrolett.0c00172 Anastasia Christoulaki 1 , Didier Lairez 2 , Emmanuelle Dubois 1 , Nicolas Jouault 1
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It remains a great experimental challenge to obtain quantitative information on the polyelectrolyte (PE) behavior confined in charged nanoporous materials. Here, we propose an original approach using transverse streaming potential measurements (TSPMs), an efficient technique providing information on the electrical surface properties of nanoporous materials through the ζ-potential determination. We conduct TSPMs within the thin double-layer approximation on a model system composed of individual nanochannels, a nanoporous anodic aluminum oxide (AAO) membrane, filled with a well-known PE, sodium polystyrenesulfonate (NaPSS). We demonstrate that TSPMs can provide the AAO ζ-potential under different experimental conditions and monitor the PE penetration in AAO with positive or negative surface charge. On the positive surface, the PE irreversibly adsorbs, while it does not when the surface is negatively charged, indicating the electrostatic nature of the PE adsorption. In the context of experimental limitations to investigate PE behavior on concave surfaces, this study shows that the TSPM is suitable to extract quantitative information and can be exploited to gain an understanding of the PE adsorption and desorption in a confined medium.
中文翻译：
通过流电势测量探测带电纳米通道中的聚电解质吸附
获得限制在带电纳米多孔材料中的聚电解质 (PE) 行为的定量信息仍然是一个巨大的实验挑战。在这里，我们提出了一种使用横向流动电位测量 (TSPM) 的原始方法，这是一种通过 ζ 电位测定提供纳米多孔材料电表面特性信息的有效技术。我们在由单个纳米通道、纳米多孔阳极氧化铝 (AAO) 膜、填充有众所周知的 PE、聚苯乙烯磺酸钠 (NaPSS) 组成的模型系统上的薄双层近似内进行 TSPM。我们证明了 TSPM 可以在不同的实验条件下提供 AAO ζ 电位，并监测具有正或负表面电荷的 AAO 中的 PE 渗透。在积极的表面上，PE不可逆地吸附，而当表面带负电时则不吸附，表明PE吸附的静电性质。在研究 PE 在凹面上的行为的实验限制的背景下，本研究表明 TSPM 适用于提取定量信息，并可用于了解 PE 在受限介质中的吸附和解吸。
更新日期：2020-05-18
中文翻译：
通过流电势测量探测带电纳米通道中的聚电解质吸附
获得限制在带电纳米多孔材料中的聚电解质 (PE) 行为的定量信息仍然是一个巨大的实验挑战。在这里，我们提出了一种使用横向流动电位测量 (TSPM) 的原始方法，这是一种通过 ζ 电位测定提供纳米多孔材料电表面特性信息的有效技术。我们在由单个纳米通道、纳米多孔阳极氧化铝 (AAO) 膜、填充有众所周知的 PE、聚苯乙烯磺酸钠 (NaPSS) 组成的模型系统上的薄双层近似内进行 TSPM。我们证明了 TSPM 可以在不同的实验条件下提供 AAO ζ 电位，并监测具有正或负表面电荷的 AAO 中的 PE 渗透。在积极的表面上，PE不可逆地吸附，而当表面带负电时则不吸附，表明PE吸附的静电性质。在研究 PE 在凹面上的行为的实验限制的背景下，本研究表明 TSPM 适用于提取定量信息，并可用于了解 PE 在受限介质中的吸附和解吸。
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