A study on interaction of an anionic azo dye sunset yellow with cationic surfactants in micellar solutions

Tezin birinci kısmında, liyotropik karışımlarda Sunset Yellow boyar madde (SSY) ile dodesilalkilamonyum bromür sürfaktant molekülleri (DAABr) arasındaki etkileşimlerin farklı türde liyotropik nematik fazların stabilizasyonları üzerine etkisi incelenmiştir. Farklı baş grup büyüklüğüne sahip DAABr'lerin SSY eklenmiş karışımları polarize optik mikroskopisi, lazer konoskopisi ve küçük-açı x-ışını saçılması ile çalışılmıştır. SSY'nin misel yüzeylerinde DAABr baş grupları ile etkileşim derecesinin misel yapısal parametrelerinde değişime yol açarak farklı nematik faz stabilizasyonunu etkilediği bulunmuştur. Sonuçlar, misel yüzey eğiminin üç nematik fazda farklı olması gerektiğini de göstermiştir. İkinci kısımda, SSY'nin DAABr ile etkileşimleri elektriksel iletkenlik ve UV/VIS spektroskopisiyle 25°C'de SSY konsantrasyonuna bağlı olarak incelenmiştir. Carpena metodu (Aguiar yaklaşımıyla birleştirilerek) kritik misel konsantrasyonları (cmc), karşı-iyon bağlanma dereceleri (?) ve miselleşme Gibbs serbest enerjileri (?micG) gibi miselleşme parametrelerinin belirlenmesi için spesifik iletkenlik-sürfaktant konsantrasyonu eğrilerinden elde edilen deneysel verilerin analizinde uygulanmıştır. UV/VIS spektroskopi sonuçları boyar moleküllerin istiflenmesi hakkında bilgi elde edilmesini sağlamıştır. Sonuçlara göre DAABr'ler tek alkil zincirine sahip geleneksel sürfaktantlar olmasına rağmen, göreceli olarak yüksek boyar madde konsantrasyonlarında gemini sürfaktant özelliği göstermektedirler. Son olarak, tezin iki kısmından elde edilen sonuçlar sürfaktant-boyar madde etkileşimlerinin farklı liyotropik nematik fazların oluşumları üzerine etkisi hakkında daha kapsamlı bir yorum yapılması için birlikte değerlendirilmiştir.

In the first part of the thesis, the effect of the interactions of Sunset Yellow dye (SSY) with dodecylalkylammonium bromide surfactants (DAABr) on the stabilization of different lyotropic nematic phases was investigated. SSY doped mixtures of DAABr, with different head-group sizes, were studied by polarizing optical microscopy, laser conoscopy, and small-angle x-ray scattering. It was found that the extent of the interaction of SSY with DAABr head groups on micelle surfaces affects the stabilization of different nematic phases, by causing the change in the micellar structural parameters. The results also indicated that the micelle surface curvature should be different in the three nematic phases. In the second part, the interaction of SSY with DAABr was examined as a function of SSY concentration at 25°C by electrical conductivity and UV/VIS spectroscopy. Carpena's method, combined with Aguiar's approach, was applied to the analysis of the experimental data for determining the micellization parameters such as critical micelle concentrations (cmc), degree of counterion bindings (?), and micellization Gibbs free energies (?micG) from the specific conductivity-surfactant concentration curves. UV/VIS spectroscopy results provided to obtain information about the stackings of the dye molecules. According to the results, although DAABr are conventional surfactants with single alkyl chains, they may show gemini surfactant behavior at relatively high dye concentrations. Finally, the results of the two parts of the thesis were combined to make a comprehensive interpretation of the effect of the surfactant-dye interactions on the formation of different lyotropic nematic phases, especially biaxial ones.