Detailansicht
Mesoscopic structures in HFIP/H2O based elektrolytes monotony and oscillatory correlations vs. cluster formation
Sophie Zeilinger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physics
Betreuer*in
Markus Mezger
DOI
10.25365/thesis.79735
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13589.99630.995610-1
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Arbeit untersucht die Bildung von Mikroheterogenitäten und Phasentrennungsphänomenen in binären Lösungsmittelsystemen aus Hexafluoroisopropanol (HFIP) und Wasser, mit besonderem Fokus auf den Einfluss fluorierter Säuren und antagonistisch wirkender Salze. Die Motivation der Studie basiert auf früheren Berichten über nanostrukturelle Organisation in polaren Lösungsmittelsystemen, die Salze mit asymmetrischen Solvatisierungseigenschaften enthalten. Zur Charakterisierung des temperaturabhängigen Strukturverhaltens von HFIP–Wasser-Mischungen sowie deren Modifikationen durch Zugabe von Pentafluorpropionsäure, Tetraphenylphosphonium Chlorid (TPhP+ Cl – ) und Natrium Tetraphenylborat (NaBPh4 ) wurden SAXS Messungen an einer Bruker AXS Nanostar-Anlage durchgeführt. Ergänzend kamen ATR Spektroskopie und pH-Messungen zum Einsatz, um Veränderungen der molekularen Wechselwirkungen und der Probenstabilität zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, dass reine HFIP-Wasser-Mischungen ein kritisches Streuverhalten aufweisen, das dem Ornstein-Zernike-Modell entspricht, wobei die Korrelationslängen nahe der kritischen Zusammensetzung anwachsen. Die Zugabe fluorierter Säuren führt zu einer starken Absenkung des pH-Wertes, zu einer erhöhten Protonenkonzentration und zu zusätzlichen Wasserstoffbrückenbindungen, welche die Streuprofile maßgeblich beeinflussen. Antagonistische Salze erzeugen ionenspezifische Effekte, die das Phasenverhalten signifikant verändern. Zusammenfassend verdeutlicht diese Arbeit die hohe Sensitivität von HFIP-Wasser-Systemen gegenüber ionischen Störungen und liefert ein Rahmenwerk zum Verständnis, wie fluorierte Säuren und antagonistische Salze kritische Fluktuationen, Wasserstoffbrückennetzwerke und Strukturen im Nanometerbereich modulieren. Die Ergebnisse eröffnen mögliche Perspektiven für die Gestaltung von Lösungsmittelsystemen mit gezielt einstellbarem Selbstorganisations- und Phasenverhalten in der weichen Materie und Supramolekularchemie.
Abstract
(Englisch)
This thesis investigates the formation of microheterogeneities and phase separation phenomena in binary solvent mixtures of hexafluoroisopropanol (HFIP) and water, with a particular focus on the role of fluorinated acids and antagonistic salts. The study is motivated by previous reports of nanostructural organization in polar solvent systems containing salts with asymmetric solvation preferences. Small-angle X-ray scattering (SAXS) measurements were carried out using a Bruker AXS Nanostar instrument to characterize the temperature-dependent structural behavior of HFIP–water mixtures and their modifications upon addition of pentafluoropropionic acid, tetraphenylphosphonium chloride (TPhP+ Cl – ), and sodium tetraphenylborate (NaBPh4 ). Complementary techniques such as attenuated total reflectance (ATR) spectroscopy and pH measurements were used to analyze changes in molecular interactions and sample stability. The results show that pure HFIP-water mixtures display critical scattering consistent with Ornstein-Zernike behavior, with correlation lengths increasing near the critical composition. The addition of fluorinated acids strongly reduces the pH, increases proton concentration, and induces additional hydrogen-bonding interactions, which in turn influence the scattering profiles. Antagonistic salts introduce ion-specific effects that significantly alter the phase behavior. Taken together, this work highlights the sensitivity of HFIP-water mixtures to ionic perturbations and provides a framework for understanding how fluorinated acids and antagonistic salts modulate critical fluctuations, hydrogen-bonding networks, and nanoscale structure. The findings may offer broader implications for the design of solvent systems with tunable self-assembly and phase behavior in soft matter and supramolecular chemistry.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Phasentrennung Phasenübergang Lösungsmittel Hexafluoroisopropanol Fluorinierte Säuren
Schlagwörter
(Englisch)
Phasentransitions Solvents Surfactants Fluor
Autor*innen
Sophie Zeilinger
Haupttitel (Englisch)
Mesoscopic structures in HFIP/H2O based elektrolytes monotony and oscillatory correlations vs. cluster formation
Paralleltitel (Deutsch)
Mesoskopische Strukturen in HFIP/H2O basierten Elektrolyten Monotone und oszillatorische Korrelationen vs. Clusterbildung
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
viii, 107 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Markus Mezger
Klassifikationen
33 Physik > 33.64 Zustandsgleichungen. Phasenübergänge ,
33 Physik > 33.79 Kondensierte Materie. Sonstiges
AC Nummer
AC17721076
Utheses ID
78076
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |