Fatty alcohol monolayers at the air-water interface : a spin one model

¹ Département de physique. Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1K 2R1, Canada.
² Département de physique, Université de Provence, 3, place Victor Hugo, 13331, Marseille, Cedex 3, France.

Abstract

An anomalous behavior is observed in the transitions at very low molecular area (≤ 20 Ų/molecule) for fatty alcohol monolayers spread on aqueous substrate. We propose a spin model treated with a mean field Bragg-Williams approximation incorporating the possibility of modifications in the aqueous substrate in the vicinity of the monolayer when the temperature changes. This model allows us to give a good qualitative representation of the experimentally observed isotherm crossings which are not as yet well understood and often simply considered as an experimental artifact. The temperature evolution of the alcohol monolayer is explained in terms of hydrogen bonds with water molecules at the interface whose strength depends upon temperature.

Résumé

Les monocouches d'alcools gras étalées sur support aqueux présentent des transitions de phase anormales aux très faibles aires moléculaires (≤ 20 Å/molécule). Nous proposons un modèle de spin 1 traité par l’approximation de champ moyen et tenant compte des possibilités de modification du substrat aqueux au voisinage de la surface, en fonction de la température. Ce modèle nous permet de trouver une bonne représentation qualitative des croisements d'isothermes qui ne sont pas encore très bien compris, et même souvent considérés comme de simples artefacts expérimentaux.