朗缪尔电影

朗缪尔是什么电影

朗缪尔电影薄有机薄膜的厚度只有一个分子和很高的期望的来源。作为有用的组件在许多实用和商业应用程序(如传感器、探测器、显示器和电子电路组件。合成定制的有机分子的可能性和先进的薄膜沉积技术可以创造电、光学和生物活性成分的纳米尺度。

有机薄膜可以沉积在固体基质的各种技术。这些包括热蒸发、溅射、电沉积、分子束外延、吸附从解决方案,水技术和自组装。朗缪尔- Blodgett(磅)技术是最有前途的方法之一,它使薄膜的制备

(一)单层厚度的精确控制,
(B)在大面积和均匀沉积单层的
(C)可能使具有不同层的多层结构组成。

单层LB技术的另一个优点是,可以沉积在几乎任何类型的固体基质

一些条款来帮助理解层

表面张力

表面张力的测量内聚能出席一个接口。所有的液体分子相互吸引。这些相互作用的分子体积的液体平衡,这样等于力量吸引他们向四面八方扩散。分子表面上的液体,然而,经历一个不平衡力的如下表示。

多余的能量出现在表面被称为表面自由能,可以量化的测量能源/区域。也可以形容这种情况下有一个线张力或表面张力是量化的力量/长度测量。最常见的单位表面张力是达因/厘米或mN / m。这些单位是等价的。

表面是两个液体的界面。实验被称为表面张力测量如果它涉及气相。如果两个液体测试实验被称为一个界面张力测量。在这两种情况下,密集的流体称为重阶段和密度较低的液体被称为光阶段。固体也可以被描述表面自由能在它们的接口但直接测量的值是不可能通过的技术用于液体。

极性液体像水一样有很强的分子间的相互作用,因此具有较高的表面张力。任何因素减少交互的强度将降低表面张力,所以增加系统的温度会降低表面张力。任何污染,特别是通过表面活性剂,会降低表面张力,这就是为什么研究人员应该非常关心、清洁,防止污染物!

表面活性剂

表面活性剂或表面活化剂,是一个更大的分子类重大技术和生物的重要性。一般来说,这些分子由一个亲水(水溶性)和疏水(水不溶性)组件。这种两亲性(包括亲水和疏水组件)表面活性剂的性质是负责他们的行为在溶液中形成的胶束,影响、囊泡等及其积累在接口(空气/水或油/水)。疏水部分通常由碳氢化合物或氟碳链,而亲水部分由一个极性基团(nh -哦,羧基,阿宝₄(CH₂)₂NH₃等)。

协会在溶液中表面活性剂的行为和他们的亲和力接口的物理和化学性质是由疏水性和亲水性组,分别。碳氢化合物的形状和大小的一半大小,电荷,水化的亲水集团在这方面是至关重要的。根据这些属性之间的平衡各种自组装结构、接口和散装,曾被观察到。协会是背后的驱动力系统的自由能的减少。因此,当表面活性剂接触水在空气/水界面积累导致降低水的表面张力。万博max体育

不溶性膜

存在一个广泛的表面活性剂具有两亲性质,显著降低水的表面张力。许多这样的两亲性物质不溶于水,与动荡的帮助和水不溶性溶剂,容易传播在水面形成的不溶性单层空气/水界面。这些层,也叫朗缪尔(L)的电影,代表了极端的例子在考虑界面吸附,因为所有分子都集中在一个分子厚层的接口。两亲性表面活性剂的性质决定分子的取向在接口(空气/水或油/水),极地头组浸在水里,长烃链指向空气,气体或油。

物质的烃链用于单层研究必须足够长以能形成不溶性单层。经验法则是,应该有超过12链中的碳氢化合物或组(CH₂)_nn > 12)。如果链短,虽然不溶于水,水面上的亲水脂分子倾向于形成胶束。这些胶束是水溶性,从而防止积聚的一个单层界面。另一方面,如果链的长度太长在水表面亲水脂分子倾向于结晶,因此不会形成一个单层。很难确定最优长度的烃链,因为它的成膜能力还取决于极性亲水脂分子的一部分。此外,亲水脂分子必须溶于某些有机溶剂高度动荡和水不溶物(运输表面表面活性剂、氯仿或己烷常用)。

表面压力

就像前面所提到的,空气/水界面拥有过剩自由能来自环境的差异之间的表面分子和散装。这个界面自由能可以通过测量表面张力∂。水的表面张力是大约72 mN / m在20°C是一个异常高的价值相对于其他液体,从而使水单层研究一个很好的子阶段。

最常见的运输方式表面的亲水脂分子溶解在挥发性非极性溶剂(水不溶物),然后使用一个微型注射器沉积到表面。解决方案覆盖可用的地区迅速传播。溶剂蒸发,形成单层。当可用的单层面积是大相邻分子之间的距离很大,它们的相互作用弱。单层可以看作一个二维气体。在这种情况下,单层没有影响水的表面张力。如果可用单层的表面积减少屏障系统(见下文),分子开始对彼此产生排斥力。

这个二维模拟的压力称为表面压力,π,的关系

π=γ₀-γ(1)

γ₀没有单层γ= =子阶段的表面张力表面张力与单层礼物子阶段

朗缪尔电影平衡

槽控股子阶段通常是由聚四氟乙烯,以防止任何泄漏的边子阶段。恒温槽的循环水通道放置在聚四氟乙烯槽。槽的表面积可以通过全面多样活动障碍在槽的表面。缩醛树脂的障碍是由亲水材料,和重型足以防止任何泄漏下的单层障碍。表面压力和平均分子面积不断监测在压缩。

平均分子区域可以由监控距离已知的障碍已经和槽的尺寸。Wilhelmy板表面压力测量的方法。在这种方法中,测量由确定的力是由于表面张力在盘子里暂停这部分沉浸在子阶段(见下文)。这个力就转化为表面张力(mN / m或达因/厘米)的帮助下,板的尺寸。

板往往非常薄和铂制成的,但即使盘子用玻璃做成的,可以使用石英、云母和滤纸。板上的力包括向下的重力和表面张力,和由于流离失所的水浮力上升。矩形板的尺寸l_pw_p和t_p材料的密度ρ_p深度沉浸,h_l液体的密度ρ_l,净向下的力是由以下方程

F =ρ_pgl_pw_pt_p+ 2γ(t_p+ w_p)(Cosθ)-ρ_lgt_lw_lh_l(2)

材料密度ρ,g是重力,l是长度,w是宽度,厚度,γ是表面张力

然后由表面压力测量的变化F之间的固定板一个干净的表面和表面单层礼物。如果板完全润湿液体(即cosθ= 1)表面压力然后得到以下方程:

π= -Δγ= -[ΔF / 2 (t_p+ w_p)= -ΔF / 2 w_p如果w_p> > t_p(3)

灵敏度因此可以增加使用非常薄钢板。力以这种方式取决于测量板的质量的变化,这是直接耦合到一个敏感的电平衡。单层还可以举行一个常数表面压力,这是一个电脑的电平衡之间的反馈系统,电动机控制的负责压缩的运动障碍。生产时这是有用LB膜即当单层沉积在固体基质。

甚至还有其他方法来控制单层的面积和测量表面压力,但上面的建筑是最常用的。

表面压力意味着分子区等温线

最重要的一种两亲性材料的单层性能指标是由测量表面压力的函数的面积水面可以每个分子。这是在恒定的温度和被称为表面压力——区等温线或者简单的等温线。通常,一个等温线是通过压缩记录电影(减少的区域壁垒)以恒定速率而持续监控表面压力。根据材料被研究,反复按压和扩张可能需要实现一个可复制的痕迹。一个示意图p-A-isotherm如下所示。

许多不同的区域在检查等温线立即明显。这些区域被称为阶段。作为一个单层时可以看到压缩它可以通过几种不同的阶段被确定为不连续的等温线。单层的相行为主要是由亲水脂分子的物理和化学性质,子阶段的温度,和子阶段组成。例如,各种单层状态存在取决于烃链的长度和其他有凝聚力的大小和排斥力现有头组之间。增加链长增加分子之间的吸引力,p-A-isotherm冷凝。另一方面,如果一个得使用亲水脂分子的电离头组诱发排斥力倾向于反对相变。

一个简单的术语用于分类不同脂肪酸的单层阶段提出了w·d·哈金斯早在1952年。在大型单层膜存在于气态(G),可以压缩进行液体的相变,扩大状态(L₁)。在进一步压缩,L₁经历一个过渡阶段,liquid-condensed状态(L₂),在更高的密度,单层终于到达固体(S)。如果单层进一步压缩后到达年代国家单层将会崩溃成三维结构。崩溃通常被视为表面压力迅速下降或水平的等温线单层处于液体状态。

也有许多其他临界点p-A-isotherm如最初的分子区域,观察表面压力明显增加,_我,表面压力L之间的相变发生₁和L₂国家和L₂和S状态。

典型的等温线的脂肪酸是一个碳氢链(左)和磷脂与两个烃链(右)见下图。定义后,上面可以看到脂肪酸有三个不同的地区天然气(G)、液体(L₁)和固体(S),而磷脂额外近水平过渡阶段(L₂- l₁两个不同的液相之间的)。这是很常见的磷脂和水平过渡阶段的位置温度非常敏感。随着温度的增加,表面压力值水平过渡阶段的发生会增加,反之亦然。

沉积

除了被用作一个工具单层研究朗缪尔电影平衡还可用于建立高度有组织的多层膜的亲水脂分子。这是通过上下先后浸固体衬底通过单层同时保持表面压力不变与计算机控制的反馈系统电平衡测量表面压力和障碍之间的转移机制。因此,漂浮的单层吸附到固体基质。通过这种方式,可以产生数百层的多层结构。这些多层结构通常被称为水(或者只是磅)的电影。沉积过程如下所示。

磅沉积是传统的单层固相进行。然后表面压力足够高,以确保足够的凝聚力在单层,如单层分子之间的吸引力是足够高,以便单层不崩溃期间转移到固体基质。这也确保了均匀的多层膜。当表面压力太高造成的表面压力增加固体基质可以足以崩溃单层。

出最好的结果的表面压力值取决于单层的性质和通常是建立经验。双很少可以成功地沉积在表面压力低于10 mN / m,在表面压力高于40 mN / m崩溃和电影刚性经常产生问题。

当固体基质亲水性(玻璃、SiO₂等),第一层是沉积通过提高固体基质子阶段通过单层,而如果是疏水性固体基质(石墨、盐渍SiO₂等),第一层是沉积衬底通过降低到通过单层子阶段。

有几个参数影响产生什么样的LB膜。这些电影传播的本质,子阶段组成,和温度,在沉积表面压力和沉积速度、固体基质的类型和性质,在空气或固体基质存储之间的子阶段沉积周期。

数量和质量的单层沉积在固体支持以所谓的转移率来衡量,西奥多。罗斯福这之间的比率被定义为在沉积单层面积减少中风,a_l和底物的面积,_年代。对于理想的转移,顶替= 1。取决于固体基质分子的行为可以通过这部电影下降直到达到所需的厚度的薄膜。可以产生不同类型的磅多层膜和/或获得的连续沉积的层在同一衬底(见上图)。最常见的一个是引水系统多层,单层沉积时产生的固体基质的上下两个方向。当单层存款只有向上或向下的方向称为z形或交叉形的多层结构。中间结构有时会观察到一些磅多层膜,他们通常被称为XY-type多层膜。

所谓的互层的生产包括两种不同的双用高精密仪器也是可能的。在这种乐器,有槽两个单独的隔间都拥有一个浮动的单层两亲物不同。这些层可以交替沉积在固体基质。

另一种沉积单层是Langmuir-Schaefer (LS)技术。这一技术不同于上述垂直技术只有在固体基质的感觉是单层水平降低了接触。万博max体育