Counterion-ControlledNanoscale Morphogenesis in InterfacialPolymerization via Decoupled Interfacial Transport and Reaction Kinetics

化学 反离子 化学物理 聚合 单体 非平衡态热力学 界面聚合 动力学 纳米尺度 化学工程 纳米结构 表面光洁度 亚稳态 表面粗糙度 聚酯纤维 渗透 纳米技术 阳离子聚合 平面的 长度刻度 高分子化学 表面能
作者
Priyanka Dobariya,Amrutha A,Karan Marvaniya,Anjali K,Manoj V Mane,Ketan Patel,Shilpi Kushwaha
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.6c10549
摘要

Abstract The morphology of thin-film composite membranes is encoded during interfacial polymerization (IP) by competing monomer transport and reaction kinetics, yet molecular control remains limited due to their intrinsic coupling. Herein, we show that counterions decouple solvation-controlled transport from transition-state energetics, enabling deterministic control over nonequilibrium thin-film morphogenesis. Using a model polyester IP system, we demonstrate that varying phenoxide counterions (Li+, Na+, K+, TBA+) reveals anomalous energetic trends, with transition-state energies (ΔG‡ ≈ 6.9–21.7 kcal mol–1) and interfacial partitioning energies (ΔGpartition ≈ 11.2–0.7 kcal mol–1) spanning more than an order of magnitude. Despite faster intrinsic kinetics, Li+ produces ultrathin, smooth films (≈9.4 nm thickness; Rq ≈ 1.9 nm), whereas TBA+ yields substantially thick films with rough architectures (≈32 nm; Rq ≈ 27–30 nm). This inversion is attributed to a kinetically locked regime, where confined ultrafast reactions suppress reaction–diffusion instabilities before morphological amplification. Consequently, resulting networks exhibit tunable surface roughness (∼1.9 to ∼27 nm). The controlled ∼14-fold increase in surface roughness from Poly-Li to Poly-TBA yields 75% enhanced water permeance at equivalent solute rejection. These findings establish a predictive energetic framework that connects interfacial energetics to reaction–diffusion instability, membrane morphology, and transport behavior.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
qwer完成签到,获得积分10
1秒前
Ranch0发布了新的文献求助10
1秒前
张靖发布了新的文献求助10
2秒前
流浪前锋发布了新的文献求助10
2秒前
感动映之完成签到,获得积分20
3秒前
Keitaro发布了新的文献求助10
6秒前
CodeCraft应助mehdi31采纳,获得10
7秒前
8秒前
赖赖完成签到,获得积分20
8秒前
有雨完成签到,获得积分10
9秒前
852应助寂寞的诗云采纳,获得10
9秒前
11秒前
jor666完成签到,获得积分10
11秒前
搜集达人应助nanjiren采纳,获得10
11秒前
ll发布了新的文献求助10
11秒前
猴猴猴小妞完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
领导范儿应助cbro采纳,获得10
13秒前
hjw发布了新的文献求助10
13秒前
张欢馨应助卡卡采纳,获得10
13秒前
14秒前
pp完成签到,获得积分10
14秒前
Jun完成签到 ,获得积分10
14秒前
哈哈就是你哦完成签到,获得积分10
15秒前
xing_xing应助是锦锦呀采纳,获得20
15秒前
迪迪发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
思源应助成就的迎夏采纳,获得10
17秒前
Keitaro完成签到,获得积分10
17秒前
尤小玉完成签到,获得积分10
18秒前
CJ1977发布了新的文献求助10
18秒前
图像小白完成签到,获得积分20
18秒前
18秒前
19秒前
日月归尘发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
丘比特应助三岁半采纳,获得10
20秒前
21秒前
super chan发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Blackwell's five-minute veterinary consult clinical companion: small animal gastrointestinal diseases 500
Data book on fatigue strength of metallic materials 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7563662
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9144177
关于积分的说明 19552017
捐赠科研通 7151236
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3262390
关于科研通互助平台的介绍 2428640
邀请新用户注册赠送积分活动 2252105