जल-में-जल पायस

वाटर-इन-वाटर (W/W) पायसन  एक ऐसी प्रणाली है जिसमें एक अन्य निरंतर जलीय घोल में पानी में घुलनशील अणुओं की बूंदें होती हैं; छोटी बूंद और निरंतर दोनों चरणों में अलग-अलग अणु होते हैं जो पूरी तरह से पानी में घुलनशील होते हैं। जैसे, जब अलग-अलग पानी में घुलनशील अणुओं वाले दो पूरी तरह से जलीय घोल को मिलाया जाता है, तो मुख्य रूप से एक घटक वाले पानी की बूंदों को दूसरे घटक वाले पानी के घोल में फैलाया जाता है। हाल ही में, इस तरह के पानी में पानी के इमल्शन को विभिन्न प्रकार के गैर- amphiphilic, लेकिन पानी में घुलनशील आणविक इंटरैक्शन के पृथक्करण द्वारा सह-अवधि से स्थिर होने के लिए प्रदर्शित किया गया था। इन आणविक इंटरैक्शन में  हाईढ़रोजन मिलाप ,  पाई स्टैकिंग  और  सॉल्ट ब्रिज  शामिल हैं। यह w/w इमल्शन तब उत्पन्न हुआ था जब विभिन्न जल-विलयित आणविक कार्यात्मक समूहों को बहुलक और तरल क्रिस्टल अणुओं से युक्त एक जलीय मिश्रण में अलग किया जाता है। इस वाटर-इन-वाटर इमल्शन में लिक्विड क्रिस्टल होते हैं जो पानी में घुलनशील बूंदों के रूप में निलंबित होते हैं, जो पॉलिमर के घोल में फैले होते हैं, जिसका सॉल्वेंट भी पानी होता है। इमल्शन का लिक्विड क्रिस्टल घटक डिसोडियम क्रोमोलिन ग्लाइकेट (DSCG) है। यह अणु एक दमा-रोधी दवा है, लेकिन एक विशेष प्रकार के लिक्विड क्रिस्टल के रूप में भी मौजूद होता है जब DSCG की सांद्रता ~ 9-21 wt% होती है। पारंपरिक लियोट्रोपिक लिक्विड क्रिस्टल के विपरीत, जिसमें 5CB  जैसे तैलीय अणु होते हैं, DSCG अणु एम्फीफिलिक नहीं होते हैं, लेकिन पूरी तरह से पानी में घुलनशील होते हैं। इस प्रकार,  जल विरोधी / हाइड्रोफिलिक  समूहों के पृथक्करण को DSCG पर लागू नहीं किया जा सकता है। बहुलक समाधान w/w पायस के मध्यम या निरंतर चरण के रूप में कार्य करता है। पानी में घुलनशील होने के अलावा, इस w/w पायस प्रणाली की पीढ़ी के लिए एक महत्वपूर्ण मानदंड यह है कि बहुलक कार्यात्मक समूहों को सहन नहीं कर सकता है जो डीएससीजी के साथ दृढ़ता से बातचीत करते हैं। इस प्रकार, आयनिक बहुलक जब DSCG के साथ मिलाया जाता है तो w/w पायस नहीं बनाता है, लेकिन एक समांगी (रसायन विज्ञान) विलयन या अवक्षेपित विलयन देता है। नतीजतन, ज्ञात पॉलिमर जो w/w इमल्शन वहन करते हैं उनमें पॉलीऐक्रेलिक एमाइड्स और पॉलीओल्स शामिल हैं। आश्चर्यजनक रूप से, इनमें से कुछ वाटर-इन-वाटर इमल्शन असाधारण रूप से 30 दिनों तक कोलेसरेंस से स्थिर हो सकते हैं। क्योंकि लिक्विड क्रिस्टल के अणु आपस में एक पसंदीदा सामान्य अभिविन्यास मानते हैं, एक छोटी बूंद में लिक्विड क्रिस्टल का समग्र अभिविन्यास केवल कुछ विन्यासों (चित्र 3) में स्थिर होता है। w/w इमल्शन में पानी की घुलनशील बूंदों के रूप में, DSCG अणु छोटी बूंद की सतह पर एक पसंदीदा दिशा में संरेखित होंगे। प्रणाली की समग्र ऊर्जा को कम करने के लिए, छोटी बूंद में डीएससीजी अणु बूंदों की सतहों के समानांतर या लंबवत संरेखित करना पसंद करते हैं। (चित्र 4ए, बी)। इस पानी में पानी के पायस की सह-अवधि से स्थिरता को तीन आणविक बलों के लिए जिम्मेदार ठहराया गया है: 1. छोटी बूंद के गठन की शुरुआत में विभिन्न आणविक बलों का पृथक्करण। इसी तरह की ताकतें एक साथ रहती हैं: लिक्विड क्रिस्टल ड्रॉपलेट चरण में पाई-स्टैकिंग और सॉल्ट ब्रिजिंग दो प्रमुख ताकतें हैं, जबकि हाइड्रोजन बॉन्डिंग निरंतर बहुलक चरण में नियंत्रित होती है।

2. जैसे-जैसे छोटी बूंद का आकार बढ़ता है, छोटी बूंद के चरण के इंटरफेस पर आणविक बातचीत और निरंतर चरण बहुस्तरीय (रसायन विज्ञान) बातचीत के माध्यम से मजबूत हो जाते हैं। W/w इमल्शन में इंटरफेशियल आणविक इंटरैक्शन को मजबूत करने के परिणामस्वरूप बहुलक की एक परत बनती है जो छोटी बूंदों की सतह को कोट करती है जो परिणामस्वरूप बूंदों को एक साथ टकराने से रोकती है। 3. इसके अलावा, यह भी प्रस्तावित है कि जब दो लिक्विड क्रिस्टल ड्रॉपलेट्स मर्ज (कोलेसेंस) होते हैं, तो दो विलय करने वाली बूंदों में लिक्विड क्रिस्टल अणुओं का ओरिएंटेशन एक दूसरे के लिए "अनुकूल" होना चाहिए, और इस प्रकार एक एनर्जी पेनल्टी लगती है जो रोकती है सहसंयोजन की घटना।

यह w/w इमल्शन पॉलीमर डिस्प्रेस्ड लिक्विड क्रिस्टल (पीडीएलसी) के एक नए वर्ग का भी प्रतिनिधित्व करता है। परंपरागत रूप से ज्ञात पीडीएलसी में तेल-में-पानी पायस होता है जहां तेल की बूंद एक थर्मोट्रॉपिक तरल क्रिस्टल होती है जैसे कि 4-पेंटिल-4'-साइनोबिफेनिल (5सीबी), और पानी के चरण में कुछ बहुलक होते हैं। इसकी तुलना में, इस वाटर-इन-वाटर इमल्शन में पॉलीमर-डिस्पर्स्ड ल्योट्रोपिक  लिक्विड क्रिस्टल होते हैं, जहां लियोट्रोपिक लिक्विड क्रिस्टल पानी में घुलनशील डीएससीजी अणु होते हैं। पारंपरिक PDLCs ने स्विचेबल विंडो से लेकर प्रोजेक्शन डिस्प्ले तक, एप्लिकेशन पाया है। बहुलक-छितरी हुई लियोट्रोपिक तरल क्रिस्टल के पानी में पानी के पायस में प्रोटीन संरचना के साथ इसकी अनुकूलता के कारण अत्यधिक जैव-कार्यात्मक सामग्रियों के निर्माण की क्षमता है।

अन्य ज्ञात प्रकार के वाटर-इन-वाटर इमल्शन में जलीय घोल में विभिन्न बायोपॉलिमर्स को अलग करना शामिल है।

संदर्भ
4. (a) Terentjev, E. M. Europhys. Lett. 1995, 32, 607–612. (b) Poulin,P.; Stark, H.; Lubensky, T. C.; Weitz, D. A. Science 1997, 275, 1770–1773.

5. Scholten, E.; Sagis, L. M. C.; Van der Linden, E., Effect of Bending Rigidity and Interfacial Permeability on the Dynamical Behavior of Water-in-Water Emulsions. Journal of Physical Chemistry B 2006, 110, (7), 3250–3256.

बाहरी कड़ियाँ
1. Salt bridging and example of salt bridges http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS2/projects/day/TDayDiss/SaltBridges.html

2. Tutorial on liquid crystals http://outreach.lci.kent.edu/

3. Introduction to polymer dispersed liquid crystals (PDLC)
 * http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/files/pdlc/intro/intro.htm

4. Droplet configuration of PDLC’s http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/files/pdlc/droplet/droplet.htm