जल-में-जल पायस

जल-में-जल (डब्ल्यू/डब्ल्यू) पायस एक प्रणाली है जिसमें एक अन्य सतत जलीय घोल में जल-घुलनशील अणुओं की बूंदें होती हैं; बूंद और निरंतर चरण दोनों में भिन्न-भिन्न अणु होते हैं जो पूरी तरह से जल में घुलनशील होते हैं। जैसे, जब भिन्न-भिन्न जल में घुलनशील अणुओं वाले दो पूरी तरह से जलीय घोल को मिलाया जाता है, तो मुख्य रूप से एक घटक वाली जल की बूंदें दूसरे घटक वाले जल के घोल में फैल जाती हैं। हाल ही में, इस तरह के जल-में-जल पायस को विभिन्न प्रकार के गैर-उभयचर, लेकिन जल में घुलनशील आणविक अंतःक्रियाओं को भिन्न करके सहसंयोजन से अस्तित्व और स्थिर होने के लिए प्रदर्शित किया गया था। इन आणविक इंटरैक्शन में हाइड्रोजन बंधन, पाई स्टैकिंग और सॉल्ट ब्रिज हैं। यह डब्ल्यू/डब्ल्यू पायस तब उत्पन्न होता है जब विभिन्न जल-संचालित आणविक कार्यात्मक समूहों को बहुलक और तरल क्रिस्टल अणुओं के जलीय मिश्रण में भिन्न कर दिया जाता है। जल में इस पायस में तरल क्रिस्टल होते हैं जो जल में घुलने वाली बूंदों के रूप में निलंबित होते हैं। पायस का तरल क्रिस्टल घटक डिसोडियम क्रोमोलिन गैलेट (डीएससीजी) है। यह अणु सौंदर्य विरोधी दवा है, लेकिन डीएससीजी की सांद्रता ~ 9-21 wt % होने पर एक विशेष प्रकार के तरल क्रिस्टल के रूप में भी उपस्थित है। पारंपरिक लाइट्रोपिक तरल क्रिस्टल के विपरीत, जिसमें 5सीबी जैसे तैलीय अणु होते हैं, डीएससीजी अणु एम्फीहिलिक नहीं होते, बल्कि पूरी तरह से जल में घुलनशील होते हैं। इस प्रकार, हाइड्रोफोबिक/हाइड्रोफिलिक समूहों के पृथक्करण को डीएससीजी पर लागू नहीं किया जा सकता है। पॉलिमर घोल डब्ल्यू/डब्ल्यू पायस के माध्यम या निरंतर चरण के रूप में कार्य करता है। जल में घुलनशील होने के अलावा, इस डब्ल्यू/डब्ल्यू पायस प्रणाली के उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण मानदंड यह है कि पॉलिमर कार्यात्मक समूहों को सहन नहीं कर सकता है जो डीएससीजी के साथ मजबूती से बातचीत करते हैं। इस तरह, डीएससीजी के साथ मिश्रित होने पर आयनिक बहुलक डब्ल्यू/डब्ल्यू पायस का निर्माण नहीं करता है, बल्कि सजातीय घोल या अवक्षेप घोल उत्पन्न करता है। फलस्वरूप, ज्ञात पॉलिमर जो डब्ल्यू/डब्ल्यू पायस का वहन करते हैं, उनमें पॉलीएक्रिलिक एमाइड और पॉलीओल्स सम्मिलित हैं। आश्चर्यजनक रूप से, इनमें से कुछ जल-में-जल पायस सहसंयोजन से 30 दिनों तक असाधारण रूप से स्थिर रह सकते हैं। क्योंकि लिक्विड क्रिस्टल के अणु आपस में विशेष सामान्य अभिविन्यास ग्रहण करते हैं, एक बूंद में लिक्विड क्रिस्टल का समग्र अभिविन्यास केवल कुछ विन्यासों में ही स्थिर होता है (चित्र 3)। चूंकि जल में विलेय बूंदें पायस में होती हैं, इसलिए डीएससीजी अणु बूंद सतह पर प्रस्तावित दिशा में संरेखित होंगे। प्रणाली की समग्र ऊर्जा को कम करने के लिए, बूंदों में डीएससीजी अणु सतहों को छोड़ने के लिए समानांतर या लंबवत संरेखित करने की प्राथमिकता देते हैं। (चित्र 4ए,बी)

सहसंयोजन से इस जल-में-जल पायस की स्थिरता को तीन आणविक बलों के लिए प्रेरित किया जाता है:

यह डब्ल्यू/डब्ल्यू पायस पॉलिमर प्रसार हुए तरल क्रिस्टल (पीडीएलसी) के एक नए वर्ग का भी प्रतिनिधित्व करता है। पारंपरिक रूप से ज्ञात पीडीएलसी में जल में तेल का पायस होता है, जहां तैलीय बूंद उष्मावृत्तीय द्रव क्रिस्टल होता है, जैसे 4-पेंटाइल-4'-साइनोबिफेनिल (5सीबी), और जल के चरण में कुछ पॉलिमर होते हैं। इसकी तुलना में, इस जल-में-जल पायस में पॉलिमर-डिस्पर्स्ड लियोट्रोपिक लिक्विड क्रिस्टल होते हैं, जहां लियोट्रोपिक लिक्विड क्रिस्टल जल में घुलनशील डीएससीजी अणु होते हैं। पारंपरिक पीडीएलसी का उपयोग स्विचेबल विंडो से लेकर प्रोजेक्शन डिस्प्ले तक में किया गया है। पॉलीमर-छितरी हुई लियोट्रोपिक लिक्विड क्रिस्टल के जल-में-जल पायस में प्रोटीन संरचना के साथ अनुकूलता के कारण अत्यधिक जैव-कार्यात्मक सामग्री बनाने की क्षमता होती है।
 * 1) छोटी बूंद के गठन की स्थापना में विभिन्न आणविक बलों का विभाजन. इसी तरह की बलों को एक साथ रहना पड़ता है: लिक्विड क्रिस्टल बूंद चरण में पाई-स्टैकिंग और नमक ब्रिजिंग दो प्रमुख बल हैं, जबकि हाइड्रोजन बंधन निरंतर बहुलक चरण को नियंत्रित करता है।
 * 2) जैसे-जैसे छोटी बूंद का आकार बढ़ता है, छोटी बूंद चरण के अंतरफलक पर आणविक अंतःक्रियाएं और निरंतर चरण बहुस्तरीय अंतःक्रियाओं के माध्यम से दृढ़ हो जाते हैं। पायस के साथ इंटरफेशियल आणविक अंतःक्रियाओं के मजबूत होने से बहुलक की परत का निर्माण होता है जो बूंद की सतह को ढक देती है जिसके परिणामस्वरूप बूंदों को एक साथ एकत्रित होने से रोका जाता है।
 * 3) इसके अलावा, यह भी प्रस्‍ताव किया गया है कि जब दो तरल क्रिस्टल बूंदों का विलय (संघीकरण) हो जाता है, तो दो विलम्‍ब बूंदों में तरल क्रिस्टल अणुओं का अभिविन्‍यास एक-दूसरे के लिए ‘एडेप्‍ट’ में बदल जाता है और इस प्रकार ऊर्जा दंड प्राप्‍त होता है जो कोयने की घटना को रोकता है।



अन्य ज्ञात प्रकार के पानी में पानी के पायस में जलीय घोल में विभिन्न बायोपॉलिमर को विभाजित करना निहित 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