表面化学：油滴界面での水の構造と電場

界面水は、豊かで複雑な挙動を示し、化学、生物学、地質学、工学において重要な役割を果たしている。しかし、疎水性界面における水の基本的特性、例えば、配向性秩序化、ヒドロニウムイオンや水酸化物イオンの濃度、不自然な水素結合、大きな電場の存在などに関しては、まだ多くの議論がある。こうした議論は、利用可能な最先端の実験技術や理論的手法を用いても、界面系の測定が難しいことに起因している。今回我々は、ラマン分光法のモノマー場理論モデルに支援された、多変量カーブ分解を用いて水中ヘキサデカンエマルションをプローブする、溶液中での界面選択的ラマン分光法を報告する。得られた結果から、油–水エマルション界面が、油–水平面界面と比較して伸縮モードにおいて約95 cm⁻¹の赤方偏移を示すかなり多くの遊離ヒドロキシル基と共に、四面体秩序の減少と水素結合の弱化を示し得ることが分かった。我々は、油滴の既知の静電ゼータ電位特性を考慮し、油相から生じる強電場（約50～90 MV cm⁻¹）の存在を提案する。この電場は、間接的に推測されたものだが、対照実験と理論的推定によって裏付けられた。これらの観察結果は、小さな溶質によって、あるいは油–水平面界面において形成された疎水性分子界面では、存在しないか逆になっている。代わりに、水の構造的乱れや電場増強は、油–水エマルションのメソスケール界面の特異な特徴として出現しており、疎水性物質–水界面で観察される化学反応の加速の一因でなる可能性がある。

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