Molecular dynamics study of admixture influence on structural properties and stability of fatty acid Langmuir monolayers

Abstract

Pomocí simulací molekulové dynamiky bylo studováno rozložení vybraných aromatických molekul, jmenovitě benzoové kyseliny a neutrální a zwitterionové formy L-fenylalaninu, ve třech systémech modelujících povrch kapaliny: a) vrstva vodného roztoku organických molekul, b) monovrstva palmitové kyseliny v kondenzovaném kapalném stavu na vodném roztoku organických molekul a c) monovrstva palmitové kyseliny ve stavu koexistence mezi kondenzovanou kapalnou fází a plynnou fází na vodném roztoku organických molekul. Pro všechny studované aromatické molekuly byla potvrzena povrchová aktivita a tendence k agregaci zejména na rozhraní voda-vzduch a voda-palmitová kyselina. Výsledky simulace provedené pro monovrstvu palmitové kyseliny na vodném roztoku benzoové kyseliny byly porovnány s publikovanými výsledky podobných simulací s jinou parametrizací. Srovnání ukázalo, že chování aromatických molekul na rozhraní voda-monovrstva mastné kyseliny silně závisí na použitém modelu. Strukturní vlastnosti Langmuirovy monovrstvy palmitové kyseliny byly vyhodnoceny na základě distibucí úhlu náklonu uhlovodíkových řetězců a analýzy dihedrálních uhlů v oblasti hlaviček palmitové kyseliny v závislosti na povrchové hustotě filmu a adsorbovaných aromatických molekulách. Simulace napodobující izotermální stlačování smíšené monovrstvy v...

Using the classical molecular dynamics simulations, the interfacial partitioning of selected aromatic species, namely benzoic acid and neutral and zwitterionic form of L-phenylalanine, was studied in the three slab systems: a) aqueous organics solution, b) palmitic acid monolayer in tilted condensed phase at aqueous organics solution and c) palmitic acid monolayer in tilted condensed - 2D gas phase coexistence at aqueous organics solution. The surface activity and the tendency to aggregate in particular at the air- aqueous and palmitic acid-aqueous interface was confirmed for all of the investigated aromatic species. The results of the simulation performed for the system of palmitic acid monolayer at benzoic acid solution were compared with the literature results of a similar simulation that employed a different parametrization. The comparison showed that the behaviour of the aromatic species at the fatty acid monolayer-aqueous interface strongly depends on the force field. The structural properties of the palmitic acid Langmuir monolayers were evaluated by means of the chain tilt angle and the headgroup region dihedral angle distributions analysis depending on the surface film density and the adsorbed aromatic species. The simulations mimicking the isothermal compression of the mixed monolayer in the...