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Fluorescence microscopy evidence for two different LE-LC phase transitions in Langmuir monolayers of fatty acids

By S. Akamatsu and F. Rondelez

Abstract

We have studied the liquid expanded (LE)-liquid condensed (LC) phase transition in Langmuir monolayers of myristic (MYA) and pentadecanoic (PDA) acids by extensive surface pressure measurements and fluorescence microscopy observations. Depending on the temperature T, the LE phase transforms through first order phase transitions into two different condensed phases called ${\rm LC}_1$ and ${\rm LC}_2$. The LE-${\rm LC}_1$ transition is observed below a well-defined temperature T* of $24.0 \pm 0.5~^\circ$C for MYA and $35.6 \pm 0.5~^\circ$C for PDA. It is followed at high pressures by a ${\rm LC}_1$-${\rm LC}_2$ transition which is signaled by a narrow plateau region in the isotherms. Above T*, only the LE-${\rm LC}_2$ transition is observed. These results are in good agreement with previous measurements by Bibo and Peterson (Adv. Mater. 2 (1990) 309). Fluorescence microscopy observations in the coexistence region show that the ${\rm LC}_1$ domains are circular and easily deformable, whereas the ${\rm LC}_2$ domains are highly ramified and evolve very slowly towards their equilibrium circular shape. The ${\rm LC}_1$ phase is clearly a low viscous fluid, whereas the ${\rm LC}_2$ phase is much more viscous and exhibits viscoelastic properties.Nous avons étudié la transition entre les phases liquide expansé (LE) et liquide condensé (LC) dans les monocouches de Langmuir d'acide myristique (MYA) et d'acide pentadécanoïque (PDA) par des mesures de pression de surface et par des observations en microscopie de fluorescence. Cette transition est toujours du premier ordre mais, suivant la température T, la phase LE se transforme en des phases condensées différentes appelées ${\rm LC}_1$ et ${\rm LC}_2$. On observe la transition LE-${\rm LC}_1$ seulement en dessous d'une température bien définie T*, égale à $24.0 \pm 0.5~^\circ$C pour le MYA et à $35.6 \pm 0.5~^\circ$C pour le PDA. Elle est suivie à plus haute pression par une transition ${\rm LC}_1$-${\rm LC}_2$ se traduisant dans les isothermes par un étroit plateau. Au-dessus de T*, on observe la transition LE-${\rm LC}_2$ seule. Ces résultats sont en bon accord avec des travaux récemment publiés par Bibo et Peterson (Adv. Mater. 2 (1990) 309). Les observations par microscopie de fluorescence dans la région de coexistence avec la phase LE montrent que les domaines de la phase ${\rm LC}_1$ sont circulaires et facilement déformables, alors que les domaines de la phase ${\rm LC}_2$ sont fortement ramifiés et évoluent très lentement vers leur forme d'équilibre circulaire. La phase ${\rm LC}_1$ est clairement un fluide de faible viscosité, alors que la phase ${\rm LC}_2$ est beaucoup plus visqueuse et possède des propriétés viscoélastiques

Publisher: EDP Sciences
Year: 1991
DOI identifier: 10.1051/jp2:1991134/pdf
OAI identifier: oai:edpsciences.org:dkey/10.1051/jp2:1991134
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