Màng mỏng trên bề mặt của chất lỏng

Sự hấp phụ của các phân tử amphiphilic ở bề mặt của một chất lỏng có thể rất mạnh mẽ bằng một màng đơn phân tử nhỏ gọn, viết tắt là đơn lớp, được hình thành.. Độ hòa tan trong nước được

13 Màng mỏng trên bề mặt của chất lỏng.

13.1 Giới thiệu.

Sự hấp phụ của các phân tử amphiphilic ở bề mặt của một chất lỏng có thể rất mạnh mẽ bằng một màng đơn phân tử nhỏ gọn, viết tắt là đơn lớp, được hình thành Thực tế có amphiphiles, nhưng không hòa tan trong chất lỏng Điều này dẫn đến các đơn lớp không hòa tan Trong trường hợp này, lượng dư trên bề mặt Γ bằng lượng chất tăng thêm của vật liệu chia cho diện tích bề mặt Ví

dụ về các lớp tế bào hình thành amphiphiles là các axit béo (CH3 (CH2)nC-2COOH) và nhiều loại cồn mạch dài (CH3 (CH2)nC-1OH) (xem mục 12.1)

Một lớp quan trọng của amphiphiles thực tế không tan là phospholipid (Hình 13.1), nó là một thành phần thiết yếu của màng sinh học Phospholipid là 1,2-đieste của axit béo và glyxerol Ở nguyên tử cacbon thứ ba của glyxerol được este hóa thêm một etanol amin phosphoryl, choline, hoặc một nhóm phân cực khác Có các lớp khác nhau của các chất béo, khác nhau về thành phần

hóa học ở các nhóm đứng đầu của họ Cholines phosphatidyl (PC) là zwit-ter-ionic (ion lưỡng

cực) trong nước vì ở pH trung tính gốc photphat tích điện âm (H+ được phân ly) và choline được tích điện dương (nó liên kết với H+) Etanol amin phosphatidyl (PE) là một ví dụ khác của

amphiphiles ion lưỡng cực Các loại đường là các nhóm còn lại là các không tích điện, do các phosphate tích điện âm, như vậy, toàn bộ phân tử là âm Ví dụ như glycerols phosphatidyl (PG)

Serins phosphatidyl (PS) cũng đều tích điện âm, kể từ khi nhóm còn lại là zwit-ter-ionic (ion

lưỡng cực)

Trong mỗi lớp phospholipid có thể có chuỗi alkyl dài khác nhau (Bảng 13.1) và khác nhau về số lượng liên kết đôi Chuỗi alkyl mà chỉ có các liên kết đơn được gọi là nhóm "no" Chuỗi alkyl có chứa ít nhất một liên kết đôi được gọi là nhóm "không no" Chuỗi alkyl không no linh hoạt hơn

và có nhiệt độ nóng chảy thấp

Nếu vẫn có một phần đáng kể của amphiphiles hòa tan trong chất lỏng thì chúng tôi đề cập về nằng lượng Gibbs đơn lớp Độ hòa tan trong nước được tăng lên bằng cách sử dụng các phân tử với chuỗi alkyl ngắn hoặc phân cực cao của các nhóm đầu họ Trong trường hợp này Γ được xác định từ việc giảm sức căng bề mặt theo đường đẳng nhiệt hấp phụ Gibbs (Eq 3,52)

Các công cụ quan trọng nhất để nghiên cứu đơn lớp không hòa tan là một sự cân bằng lớp màng [575, 576], cũng được gọi là một đường đẳng nhiệt Langmuir (Hình 13.2) Các phiên bản hiện đại của một sự cân bằng màng bao gồm một đường đẳng nhiệt kiểm soát nhiệt độ trong đó có chứa các chất lỏng Các chất lỏng được gọi là "pha phụ" Thông thường nước được sử dụng như các pha phụ Các chất béo hòa tan trong một dung môi (thường chloroform) dễ bay hơi và không thể trộn lẫn với các pha phụ Giọt dung dịch được đặt trên bề mặt chất lỏng và sau khi bay hơi của dung môi một màng lipid vẫn còn Quá trình này được gọi là "phân tán" Qua hàng rào di chuyển cân bằng màng cho phép thao tác mật độ phân tử trên bề mặt chất lỏng bằng cách nén hoặc khuếch tán màng Khi nén màng diện tích mỗi phân tử giảm, khi mở rộng các màng, nó gia tăng

Nếu các rào cản có thể di chuyển tự do, nó sẽ di chuyển về hướng của chất lỏng có sức căng bề mặt cao hơn Theo cách này hệ thống sẽ làm giảm toàn bộ năng lượng của nó Chúng ta có thể

hình dung sự di chuyển này được gây ra bởi một áp lực màng, cũng được gọi là "áp lực bên" Các

áp lực màng π được định nghĩa là sự khác biệt giữa sức căng bề mặt của pha phụ γ0 và sức căng

bề mặt của pha phụ được bao phủ bởi amphiphiles γ :

Áp lực màng thường được đo bằng phương pháp bản Wilhelmy Thông thường các bản Wilhelmy

là một mảnh giấy thấm treo vào pha phụ là nước Các lực tác dụng lên nó tỷ lệ thuận với sức căng

bề mặt Ít khi, các lực trên hàng rào được xác định trực tiếp

Nếu chúng ta nén một màng trên mặt nước, ta nhận thấy rằng sức căng bề mặt giảm và áp lực bề mặt tăng lên Nguyên nhân gì làm giảm sức căng bề mặt? Chúng ta có thể giải thích nó bằng cách

sử dụng các đường đẳng nhiệt hấp phụ Gibbs (Eq (3,52)) Khi nén, lượng dư bề mặt tăng và do

đó sức căng bề mặt có giảm Tuy nhiên, điều này là tương đối trừu tượng Một lời giải thích minh họa hơn là sức căng bề mặt giảm do bề mặt nước rất phân cực (sức căng bề mặt cao) chuyển đổi hơn vào một bề mặt hydrocarbon không phân cực (sức căng bề mặt thấp)

Nếu amphiphile tan đáng kể trong chất lỏng, chúng ta không thể sử dụng đường đẳng nhiệt

Langmuir được nữa vì amphiphiles sẽ khuếch tán qua pha lỏng cho cả hai bên của hàng rào

Chúng ta có thể sử dụng đẳng nhiệt PLAWM1 thay thế [577, 578] Trong đẳng nhiệt PLAWM, lớp màng linh động được cố định vào các rào cản, ngăn hai bên Màng này có thể dễ dàng di chuyển, do đó vị trí rào chắn chỉ bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng bề mặt

Lượng dư trên bề mặt thấp, năng lượng Gibbs đơn lớp thường được mô tả như khí hai chiều Mô

tả này được dựa trên quan sát rằng, ở nồng độ thấp, sức căng bề mặt giảm tuyến tính với nồng độ

Ở đây, b là một hằng số, phụ thuộc vào dung môi và amphiphile Chúng ta đưa biểu thức này vào hấp phụ đẳng nhiệt Gibbs (Eq (3,52).):

Chèn Eq (13.2) vào định nghĩa của áp lực màng, Eq (13.1), chúng tôi ngay lập tức nhận π = bc Với điều này

Thay thế các lượng dư trên bề mặt bằng nghịch đảo của các diện tích trên một phân tử, Γ = 1/σA, chúng tôi có được: π.σA = R.T hoặc

Trong phương trình đầu tiên σA là đơn vị diện tích trên mol, trong phương trình thứ hai nó được đưa ra với đơn vị diện tích trên một phân tử

Ở điểm này, chúng ta cần phải cẩn thận với việc sử dụng các ký hiệu σA Ở đây, nó là diện tích trung bình dành cho một phân tử và định nghĩa là nghịch đảo của sự lượng dư trên bề mặt Trong chương 9, nó lại liên quan đến kích thước hình học của phân tử Ví dụ, nếu một phân tử có đường kính 1nm và nó được hấp phụ vào bề mặt, diện tích tiếp xúc của nó là khoảng (1nm2) Điều này là độc lập với lượng dư trên bề mặt, ngoại trừ cho diện tích bề mặt rất cao

Ví dụ 13.1 Áp lực màng natri dodecylsulfate (SDS) tại 25◦C sau khi thêm 0,5 mM nước bao nhiêu? Từ ví dụ 3.3, chúng ta biết rằng, ở nồng độ này, diện tích dành cho một phân tử là 1.42

nm2 Điều này dẫn đến một áp lực của màng

Thay cho các phương trình lý tưởng khí hai chiều, thường là phương trình loại van der Waals được sử dụng, trong đó trên bề mặt có loại trừ σ0 :

Ở đây, a là một hằng số phụ thuộc vào loại vật liệu Bài giảng cơ bản về hóa lý thường bắt đầu bằng cách hiển thị không gian ba chiều van der Waals, để giải thích phương trình trạng thái

ngưng tụ Do đó, áp lực được biểu thị so với thể tích ở nhiệt độ không đổi Bằng cách tương tự,

khi biểu thị áp lực màng π so với các diện tích phân tử σ A ở nhiệt độ không đổi, sự ngưng tụ hai chiều của các đơn lớp được dự đoán, ít nhất là cho nhiệt độ dưới nhiệt độ tới hạn nhất định

13.2 Pha của màng đơn phân tử

Sự tương tự giữa sơ đồ pha ba và hai chiều có thể được thực hiện nhiều thêm Màng amphiphilic đơn phân tử hiển thị trật tự các giai đoạn giống như hệ thống ba chiều [579] Các pha của một

đơn lớp amphiphilic có thể được phát hiện thuận lợi nhất trong đường đẳng nhiệt áp lực - diện

tích (π so với σA) Chúng có thể nhìn nhận khác nhau đối với các chất khác nhau Các cấu trúc của các phân tử amphiphilic đơn giản, giống như cồn mạch dài, amin, axit, đã được nghiên cứu rộng rãi (đánh giá: Refs [580, 581]) Trong đơn lớp có thể hình thành pha trung gian Trong một pha trung gian, các nhóm đuôi của nó được sắp xếp trên một diện tích khá lớn, trong khi trật tự

sắp xếp đầu ưa nước là nhỏ hơn nhiều Axit béo, phospholipid, vv, vào nước thường thấy các giai đoạn sau đây [582-584] (Fig.13.3):

• Khí (G): Đối với diện tích phân tử rất lớn, màng nằm trong trạng thái khí Các trạng thái

khí có thể được mô tả bởi phương trình (13.7) Áp lực gây là màng, tuy nhiên, thường là quá nhỏ mà nó là hầu như không phát hiện Diện tích trung bình mỗi phân tử trên bề mặt là lớn hơn nhiều so với kích thước của các phân tử Tổng diện tích có thể được mở rộng vô hạn mà không cần có một giai đoạn chuyển pha

• Lỏng (L): Khi nén một màng ở thể khí, có giai đoạn chuyển đổi pha đầu tiên sang trạng

thái lỏng Trạng thái lỏng được đặc trưng bởi sự tương tác đáng kể giữa các amphiphiles

Ít nhất hai loại pha lỏng tồn tại: pha chất lỏng mở rộng (LE hoặc L1) và pha chất lỏng ngưng tụ (LC hoặc L2) Đối với pha lỏng mở rộng, đồ thị áp lực - diện tích suy ra áp lực màng bằng không, cho thấy σA giá trị rất lớn so với kích thước thực tế của các phân tử Đối với hydrocarbon mạch dài với một đầu phân cực (ví dụ như axit béo), diện tích này thường

là σA ≈ 40 - 70Å2 Các phân tử chạm vào nhau nhưng không có trật tự bên Các nhóm đầu ngậm nước rất cao Các phương trình của trạng thái thường là kiểu các van der Waals Sau khi vượt qua một vùng cao quan trọng của áp suất màng πc, thì đạt được pha lỏng ngưng tụ được thông qua một giai đoạn chuyển pha trật tự đầu Ở đây, các amphiphiles thể hiện một pha nghiêng với một góc nghiêng giảm (đo so sánh với bình thường đến pha phụ) Màng là tương đối cứng nhưng vẫn có một vài mặt nước giữa các nhóm đầu

• Rắn (S) Các nhóm đầu phần lớn là mất nước Đường đẳng nhiệt áp lực - diện tích là tuyến tính Suy luận kết áp lực màng bằng không trong một diện tích trên một phân tử

tương ứng với tiết diện phân tử Ví dụ, suy luận chất béo với hai loại axit béo chuỗi dài chiếm một diện tích ≈ 41Å2, tương ứng với diện tích mặt cắt ngang của phân tử [585]

Hình 13.4 cho thấy ba đường đẳng nhiệt áp lực - diện tích khác nhau được đo bằng DPPC ở nhiệt độ khác nhau Đường đẳng nhiệt thực sự sai lệch ở hai khía cạnh từ ý tưởng và những sơ

đồ Đầu tiên, quá trình chuyển đổi pha giữa pha lỏng mở rộng với pha lỏng ngưng tụ ở σA = 50 -

52 N/m là không mạnh nhưng Điều này là do thực tế là pha lỏng ngưng tụ vẫn còn tương đối mềm và vẫn có thể dễ dàng được nén Như vậy, sự gia tăng áp lực trong quá trình chuyển đổi pha không chỉ gây sự ngưng tụ các phân tử dễ hơn mà còn nén pha ngưng lỏng tụ đã được hình

thành Ngoài ra, tạp chất cũng đóng góp vào hiệu ứng này

Tạp chất cũng gây ra sự khác biệt thứ hai giữa thực tế và ý tưởng đường đẳng nhiệt Tại

các đường đẳng nhiệt πc là không hoàn toàn giống nhau và hơi sai lệch, đặc biệt là ở nhiệt độ cao Tạp chất bị tách ra khỏi ở pha lỏng ngưng tụ Vì vậy, khi càng nhiều các đơn lớp đi vào pha

ngưng tụ lỏng, tạp chất được làm giàu trong pha lỏng mở rộng còn lại Điều này làm giảm nồng

độ hai chiều của amphiphiles trong pha lỏng mở rộng Để đạt được nồng độ cần thiết cho ngưng

tụ, áp suất cao hơn đã được áp dụng

Hình 13.4: Đường đẳng nhiệt áp suất-diện tích ( π -σA) ghi ở nhiệt độ khác nhau với DPPC [586] Đối với các đường đẳng nhiệt ghi nhận tại các 30◦C áp suất πC chuyển đổi được chỉ ra

Các hành pha của các đơn lớp được xác định bởi các cấu trúc phân tử amphiphile và các điều kiện của pha phụ Ví dụ, cac phân tử phospholipid hút lẫn nhau vì tương tác van der Waals giữa các chuỗi alkyl Chuỗi alkyl dài hơn, các phân tử phospholipid hút lẫn nhau mạnh hơn Như vậy, áp suất chuyển tiếp LE-LC sẽ giảm với sự tăng chiều dài chuỗi (ở nhiệt độ không đổi) Liên kết đôi trong chuỗi alkyl làm tăng áp suất chuyển pha Điện tích và momen lưỡng cực định hướng (xem Chương 6) trong nhóm đầu, dẫn đến một lực đẩy giữa các phopholipids và tăng áp suất mà

tại đó quá trình chuyển đổi xảy ra Muối trong pha phụ, sàng lọc lực đẩy này và giảm áp suất chuyển đổi

Ví dụ 13.2: Đây là hướng dẫn cung cấp thông tin để liên hệ áp suất màng đến áp suất ba

chiều (Hình 13.5) Trên hàng rào có chiều dài l màng tạo nên một lực πl Trong trường hợp ba chiều, chúng ta dự đoán áp suất P tác động lên một bề mặt, trong đó d là độ dày của lớp Lực này

là Pld Nếu các lực được thiết lập bằng nhau, chúng ta có được P = π / d Giá trị tiêu biểu cho một đơn lớp trong pha L1 là d = 1nm và π = 10-3 N/m Sau đó, ta dự đoán một áp suất ba chiều P = 106 N/m2 = 10atm

Hình 13.5: Đơn lớp trên pha phụ là nước, nén bởi một hàng rào di chuyển.

Đường đẳng nhiệt áp suất-diện tích của polyme hoặc protein thường cho thấy không có pha xác định Ngay cả ở áp suất rất thấp, màng cũng được coi là không lý tưởng Điều này phụ thuộc rất nhiều vào cấu trúc cụ thể của polymer, pha phụ và đường đẳng nhiệt thường không thể đảo

ngược Nhìn chung, cấu tạo phân tử tại pha phụ - khí là kết hợp giữa polymer, polymer-pha phụ trên một tương tác mặt và những đóng góp entropic ở mặt khác

13.3 Kỹ thuật thí nghiệm để nghiên cứu đơn lớp.

Sự hình thành của đơn lớp và nghiên cứu nhiệt động của chúng đã được mô tả trong

chương trước Một hướng dẫn tốt các kỹ thuật thực nghiệm cổ điển và kết quả được cho bởi Refs [587] [588] Chúng ta bắt đầu bằng việc thảo luận các kỹ thuật quang học

13.3.1 Phương pháp quang

Trong kính hiển vi huỳnh quang (FM) một lượng nhỏ thuốc nhuộm huỳnh quang được thêm vào các đơn lớp Để được đưa vào đơn lớp thuốc nhuộm phải là amphiphilic Màng được chiếu sáng và sự phân bố ngang của phân tử huỳnh quang được quan sát bằng kính hiển vi quang học [589] Tùy theo điều kiện pha của đơn lớp, các phân tử huỳnh quang phân bố không đều hay

có một hiệu suất lượng tử khác nhau Thông thường, thuốc nhuộm bị tách khỏi chất lỏng ngưng

tụ và pha rắn Với kỹ thuật này, cùng tồn tại các pha khác nhau trong đơn lớp trên mặt nước đã được giới thiệu lần đầu tiên [590, 591]

Ví dụ 13.3: L-α-DPPC (Dipalmitoylphosphatidylcholine) có một áp suất màng quan trọng

của πc = 12 mN / m trên mặt nước tại 22◦C Thuốc nhuộm, trong trường hợp này NBD-DPPC (NBD: 4 nitrobenzo-2-OXA-1,3-Diazole), bị tách khỏi miền LC tốt hơn DPPC (tối) và được làm giàu trong LE vùng dịch (sáng) Các pha khác nhau rõ ràng có thể được nhìn thấy trong hình ảnh huỳnh quang của hình 13.6 Sau khi nén, nhiều hơn nữa các bóng tối xuất hiện, miền LC- sẽ hình thành cho đến khi gần như tất cả các màng trở nên đen tối

Hình 13.6: L-α-DPPC chứa 0,5% mol NDB-DPPC như một loại thuốc nhuộm huỳnh

quang vào nước ở 22◦C ở áp suất màng 12 mN/m Các hình ảnh (chiều rộng 250 mm) được cung cấp bởi M Lösche

Ví dụ 13.3 chứng minh rằng phospholipid có thể hình thành miền của hình dạng hai chiều riêng biệt trên bề mặt chất lỏng Nó đã được tìm thấy hình dạng miền chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học của đơn lớp và các điều kiện như nhiệt độ, pH và nồng độ ion Cấu trúc miền thường có thể được hiểu bằng cách lấy hai tương tác cạnh tranh: lực hút phân tán van der Waals

và một tương tác đẩy lưỡng cực Sự tương tác lưỡng cực đẩy là do các phân tử có chứa nhóm phân cực được định hướng song song với giao diện (xem hình 13.7) và lưỡng cực song song đẩy nhau Hơn nữa, LC-miền tạo thành một vành đai chống lại pha LE xung quanh Điều này dẫn đến một sức ép dòng mà là dựa vào lý do vật lý giống như sức căng bề mặt: các phân tử lipid tại miền vành đai có năng lượng cao hơn so với các chất béo ở trong miền Như vậy, sự hình thành của các miền đòi hỏi nhiều năng lượng hơn, dài hơn là chu vi một khu vực nhất định Lực đẩy tĩnh điện bên trong để kéo dài miền đó, các vòng có xu hướng căng để giữ tròn chu vi Hình dạng thực tế là một thương mại giả giữa hai xu hướng [580]

Hình 13.7: Sơ đồ sắp xếp của amphiphiles lưỡng cực trong một đơn lớp.

Ngăn cản chống lại hiển vi huỳnh quang là sự hiện diện của các chất nhuộm huỳnh quang

có thể thay đổi cấu trúc của lớp Giải quyết được vấn đề khi dùng kính hiển vi góc Brewster (BAM) [593-596] Trong kính hiển vi góc Brewster chúng ta dùng các hiệu ứng sau đây Thông thường ánh sáng chiếu lên một bề mặt chất lỏng bị phản xạ một phần Cường độ của ánh sáng phản xạ phụ thuộc vào góc tới Đối với ánh sáng phân cực song song tỷ lệ với mặt phẳng, có một góc tới mà không xảy ra sự phản xạ Đây là góc Brewster Đối với nước, góc Brewster là 53◦ Nếu chúng ta quan sát một bề mặt nước dưới một góc 53◦ nó xuất hiện tối Trong kính hiển vi góc Brewster, chất lỏng được chiếu sáng theo góc Brewster và bề mặt của nó được quan sát bằng kính hiển vi Sự hiện diện và cấu trúc của lớp hơi làm thay đổi góc Brewster Khu vực được bao phủ bởi đơn lớp có một góc Brewster hơi khác nhau và xuất hiện sáng Với sự trợ giúp của kính hiển vi góc Brewster và sự hình thành pha của các đơn lớp có thể được quan sát với độ phân giải bên trong phạm vi μm [597] Nghiên cứu so sánh huỳnh quang và kính hiển vi góc Brewster cho thấy hầu như không có sự khác biệt [598]

13.3.2 Tia X phản xạ và nhiễu xạ

Tia X có đọ đâm xuyên lớn Để có được một tín hiệu đủ mạnh từ các lớp bề mặt với chùm tia tới được áp dụng theo một góc rất nhỏ (xem bài tập 8.4) Góc chiếu xạ dọc điển hình là α = 0.1◦, dẫn đến độ sâu thâm nhập của nó ≈ 5nm Với bước sóng vài Å (được sử dụng thường là dòng Cu-Kα với λ = 1,54 Å) các tia X là đủ nhạy để phân tích các đơn lớp Ngoài ra, các lớp dày hơn có thể được phân tích Kỹ thuật tia X được sử dụng rộng rãi là tia X phản xạ (XR) và nhiễu

xạ (XD), cung cấp các thông tin khác nhau trên màng mỏng [585, 599, 601]

Sự phản xạ tia X (α’ = α, β = 0): Cường độ của chùm tia phản xạ được đo trực tiếp đối với

các góc α khác nhau (thường lên đến 5◦) Thí nghiệm cung cấp thông tin về độ dày của màng, sự phân bố mật độ electron trong mỗi A◦3 vuông góc (bình thường) với bề mặt chất lỏng, và độ nhám của bề mặt [602, 603] Để hiểu được điều này chúng ta bắt đầu bằng việc thảo luận về độ dày của màng thu được Nếu bạn có một lớp màng mỏng trên bề mặt nước, tia X được chia thành hai chùm; một phản xạ từ bề mặt màng, chùm khác được phản xạ từ giao diện màng - nước (xem hình 13,9) Những chùm giao thoa triệt tiêu hoặc (cực tiểu) tùy thuộc vào góc tới Cường độ phản xạ kết quả cho thấy cực đại và cực tiểu Nếu chúng ta tính toán các điều kiện gây nhiễu tích cực, ta có được định luật Bragg:

Ở đây, λ là bước sóng của tia X, n là thứ tự của mức tối thiểu (n = 1,2,3, ) và d là độ dày màng Định luật Bragg có nghĩa là các góc cao mà tại đó bạn tìm thấy một cực tiểu hoặc cực đại là nhỏ hơn độ dày màng tương ứng với một bước sóng nhất định

Hình 13.9: Giao thoa của hai tia X phản xạ trên bề mặt màng và các giao diện màng-chất lỏng

Sự khác biệt trong con đường dài được tô sáng Góc tới của tia X (α) trong một thí nghiệm thực

tế là thấp hơn nhiều

Tia X tương tác với các electron của các nguyên tử trong vật liệu Do đó, một điều kiện cần

để quyết định các màng bổ sung trên mặt nước là mật độ electron của các màng và các chất lỏng khác nhau cơ bản đầy đủ Ngoài ra, đối với α’ = α không có thông tin gì về các thành phần nằm ngang Như vậy, cường độ phản xạ là một "hình ảnh mật độ electron" dọc theo từ không khí vào nước được biến đổi bởi sự hiện diện của màng đơn lớp

Bề mặt thực đặc biệt là những chất lỏng, không phẳng hoàn toàn Mặc dù không có nhiễu loạn bên ngoài, biến động nhiệt ở dạng sóng mao quản xảy ra trên bề mặt chất lỏng [602] Sức căng bề mặt, kết quả làm giảm độ nhám Thông thường, khi nén một đơn lớp với áp suất cao (50 mN/m), tức là sức căng bề mặt thấp, bề mặt nước gồ ghề thay từ khoảng 3 Å đến 5 Å