Wanna Langmuir blogett z podwójną barierą. Technologia Langmuira-Blodgetta

Wstęp

Langmuir-Blodgett filmuje całkowicie nowy obiekt współczesna fizyka, a wszystkie ich właściwości są nietypowe. Nawet proste folie złożone z identycznych monowarstw mają szereg unikalnych cech, nie mówiąc już o specjalnie skonstruowanych zespołach molekularnych. Filmy Langmuira-Blodgetta znajdują wiele praktyczne użycie w różnych dziedzinach nauki i techniki: w elektronice, optyce, chemii stosowanej, mikromechanice, biologii, medycynie itp. Monowarstwy Langmuira są z powodzeniem stosowane jako obiekty modelowe do badania właściwości fizycznych uporządkowanych struktur dwuwymiarowych. Metoda Langmuira-Blodgetta pozwala w prosty sposób zmieniać właściwości powierzchni monowarstwy i tworzyć wysokiej jakości powłoki filmowe. Wszystko to jest możliwe dzięki precyzyjnej kontroli grubości powstałej folii, jednorodności powłoki, małej chropowatości oraz wysokiej, przy doborze odpowiednich warunków, przyczepności folii do powierzchni. Właściwości folii można również łatwo zmieniać poprzez zmianę struktury polarnej głowy cząsteczki amfifilowej, składu monowarstwy, a także warunków izolacji — składu podfazy i ciśnienia powierzchniowego. Metoda Langmuira-Blodgetta umożliwia osadzanie w monowarstwie różnych cząsteczek i kompleksów molekularnych, w tym biologicznie czynnych.

1. Historia odkrycia filmu Langmuira

Ta historia zaczyna się od jednego z wielu hobby Benjamina Franklina, wybitnego amerykańskiego naukowca i szanowanego dyplomaty. Przebywając w 1774 w Europie, gdzie rozstrzygał kolejny konflikt między Anglią a państwami Ameryki Północnej, Franklin in czas wolny eksperymentował z filmami olejowymi na powierzchni wody. Naukowiec bardzo się zdziwił, gdy okazało się, że tylko jedna łyżka oleju rozlewa się po powierzchni półakrowego stawu (1 akr? 4000 m2). Jeśli policzymy grubość powstałego filmu, okazuje się, że nie przekracza ona dziesięciu nanometrów (1 nm = 10-7 cm); innymi słowy, film zawiera tylko jedną warstwę cząsteczek. Fakt ten jednak uświadomił sobie dopiero 100 lat później. Pewna ciekawska Angielka o imieniu Agnes Pockels we własnej wannie zaczęła mierzyć napięcie powierzchniowe woda zanieczyszczona zanieczyszczeniami organicznymi lub po prostu mydłem. Okazało się, że ciągły film mydlany znacznie obniża napięcie powierzchniowe (przypomnijmy, że jest to energia warstwy powierzchniowej na jednostkę powierzchni). Pockels pisała o swoich eksperymentach do słynnego angielskiego fizyka i matematyka Lorda Rayleigha, który ze swoimi komentarzami wysłał list do renomowanego czasopisma. Następnie sam Rayleigh powtórzył eksperymenty Pockelsa i doszedł do następującego wniosku: „Obserwowane zjawiska wykraczają poza teorię Laplace'a, a ich wyjaśnienie wymaga podejścia molekularnego”. Innymi słowy, stosunkowo proste - fenomenologiczne - rozważania okazały się niewystarczające, konieczne było włączenie idei budowy molekularnej materii, wówczas dalekich od oczywistych i nie powszechnie akceptowanych. Wkrótce na scenie naukowej pojawił się amerykański naukowiec i inżynier Irving Langmuir (1881…1957). Wszystko biografia naukowa obala znaną „definicję”, zgodnie z którą „fizykiem jest ten, kto wszystko rozumie, ale nic nie wie; chemik, przeciwnie, wie wszystko i nic nie rozumie, podczas gdy fizykochemik nie wie i nie rozumie. Langmuir nagrodzony nagroda Nobla właśnie za ich pracę nad Chemia fizyczna, godne uwagi ze względu na swoją prostotę i przemyślaność. Oprócz klasycznych wyników uzyskanych przez Langmuira w dziedzinie emisji termionowej, technologii próżniowej i absorpcji, opracował wiele nowych metod eksperymentalnych, które potwierdziły monomolekularny charakter filmów powierzchniowych, a nawet umożliwiły określenie orientacji cząsteczek i konkretnego obszaru zajmowane przez nich. Co więcej, Langmuir jako pierwszy zaczął przenosić folie o grubości jednej cząsteczki - monowarstwy - z powierzchni wody na stałe podłoża. Następnie jego uczennica, Katharina Blodgett, opracowała technikę wielokrotnego przenoszenia jednej monowarstwy po drugiej, dzięki czemu można uzyskać ułożoną w stos lub wielowarstwową strukturę na stałym podłożu, zwanym obecnie folią Langmuira-Blodgetta. W przypadku monowarstwy leżącej na powierzchni wody często zachowuje się nazwę „film Langmuira”, chociaż używa się jej również w odniesieniu do folii wielowarstwowych.

2. Cząsteczki syreny

Okazuje się, że dość złożone cząsteczki mają swoje uzależnienia. Na przykład niektóre cząsteczki organiczne „lubią” kontakt z wodą, podczas gdy inne unikają takiego kontaktu, „boją się” wody. Nazywa się je odpowiednio - cząsteczkami hydrofilowymi i hydrofobowymi. Istnieją jednak również molekuły typu syreny – jedna część jest hydrofilowa, a druga hydrofobowa. Cząsteczki syren muszą same rozwiązać problem: czy powinny być w wodzie, czy nie (jeśli spróbujemy je ugotować) roztwór wodny). Znalezione rozwiązanie okazuje się być prawdziwie Salomonem: oczywiście będą w wodzie, ale tylko w połowie. Cząsteczki syreny znajdują się na powierzchni wody w taki sposób, że ich hydrofilowa głowa (która z reguły ma rozdzielone ładunki - elektryczny moment dipolowy) zostaje opuszczona do wody, a hydrofobowy ogon (najczęściej łańcuch węglowodorowy) wystaje na zewnątrz. otaczającego medium gazowego (ryc. 1) ...

Pozycja syren jest nieco niewygodna, ale spełnia jedną z podstawowych zasad fizyki układów wielu cząstek - zasadę minimalnej energii swobodnej i nie jest sprzeczna z naszym doświadczeniem. Gdy na powierzchni wody tworzy się warstwa monomolekularna, hydrofilowe główki cząsteczek są zanurzone w wodzie, podczas gdy hydrofobowe ogony wystają pionowo nad powierzchnię wody. Nie należy sądzić, że tylko niektóre egzotyczne substancje mają tendencję do lokowania się w dwóch fazach (wodnej i niewodnej), tzw. amfifilowość. Wręcz przeciwnie, metody syntezy chemicznej mogą, przynajmniej w zasadzie, „przyszyć” hydrofobowy ogon do prawie każdej cząsteczki organicznej, tak że zakres cząsteczek syreny jest niezwykle szeroki i wszystkie mogą mieć wiele różnych zastosowań.

3. Rodzaje filmów Langmuira

Istnieją dwa sposoby przenoszenia monowarstw na stałe podłoża, z których oba są podejrzanie proste, ponieważ można je wykonać dosłownie gołymi rękami.

Monowarstwy cząsteczek amfifilowych mogą być przenoszone z powierzchni wody na podłoże stałe metodą Langmuira-Blodgetta (na górze) lub metodą Schaeffera (na dole). Pierwsza metoda polega na „przebiciu” monowarstwy podłożem poruszającym się w pionie. Pozwala na uzyskanie warstw zarówno typu X - (ogonki molekularne skierowane w stronę podłoża) jak i typu Z (kierunek odwrotny). Druga metoda to po prostu dotknięcie monowarstwy podłożem zorientowanym poziomo. Daje monowarstwy typu X. Pierwsza metoda została wynaleziona przez Langmuira i Blodgetta. Monowarstwa jest przekształcana w ciekłokrystaliczny za pomocą pływającej bariery - doprowadzana do dwuwymiarowego stanu ciekłokrystalicznego, a następnie dosłownie przebijana podłożem. W tym przypadku powierzchnia, na którą ma zostać przeniesiona folia, jest zorientowana pionowo. Orientacja cząsteczek syreny na podłożu zależy od tego, czy podłoże jest opuszczane przez monowarstwę do wody, czy odwrotnie, podnoszone z wody do powietrza. Jeśli podłoże zanurzone jest w wodzie, to ogony „syren” skierowane są w stronę podłoża (Blodgett nazwał tę strukturę monowarstwą typu X), a wyciągnięty, to przeciwnie, od podłoża (Z- typu monowarstwa), ryc. 2a. Powtarzając przenoszenie jednej monowarstwy po drugiej w różnych warunkach, możliwe jest uzyskanie wielowarstwowych stosów po trzy różne rodzaje(X, Y, Z), które różnią się od siebie symetrią. Na przykład wielowarstwy typu X i Z (rys. 3) pozbawione są środka odbicia - inwersji i mają oś biegunową skierowaną od podłoża lub do podłoża, w zależności od orientacji rozstawionej elektryczności dodatniej i ujemnej ładunki, to znaczy w zależności od kierunku elektrycznego momentu dipolowego cząsteczki. Wielowarstwy typu Y zbudowane są z warstw podwójnych, czyli, jak mówią, dwuwarstw (swoją drogą są zbudowane podobnie do błon biologicznych) i okazują się być centralnie symetryczne. Struktury wielowarstwowe typu X-, Z- i Y różnią się orientacją cząsteczek względem podłoża. Struktury typów X i Z są polarne, ponieważ wszystkie cząsteczki „patrzą” w jednym kierunku (ogony są skierowane do podłoża lub od podłoża odpowiednio dla typów X i Z).


Ryż. 3. Struktury typu X i Z

Struktura Y odpowiada niepolarnemu dwuwarstwowemu opakowaniu, przypominającemu biologiczne urządzenie membranowe. Drugą metodę zaproponował Schaeffer, również uczeń Langmuira. Podłoże jest zorientowane prawie poziomo i wchodzi w lekki kontakt z monowarstwą, która jest utrzymywana w fazie stałej (rys. 2b). Monowarstwa po prostu przykleja się do podłoża. Powtarzając tę operację, możesz uzyskać wielowarstwę typu X. Na ryc. Fig. 4 przedstawia proces osadzania monowarstwy, gdy podłoże jest unoszone z podfazy: hydrofilowe główki cząsteczek amfifilowych „przyklejają się” do podłoża. Jeśli podłoże schodzi z powietrza do podfazy, wówczas cząsteczki „przyklejają się” do niego ogonami węglowodorowymi.

4. Instalacje do produkcji filmów

Ogólny schemat blokowy instalacji Langmuir

1 - kąpiel Langmuira; 2 - przezroczyste, szczelne pudełko;

3 - masywna metalowa płyta podstawy; 4 - amortyzatory;

5 - ruchoma bariera; 6 - łuski Wilhelmy'ego; 7 - Płytka wagi Wilhelmy'ego; 8 - podłoże; 9 - elektryczny napęd szlabanu (5);

I0 - napęd elektryczny podłoża (8); II - pompa perystaltyczna;

I2 - interfejs ADC/DAC ze wzmacniaczami mocy;

Komputer osobisty IBM PC / 486.

Urządzenie jest sterowane za pomocą komputera osobistego za pomocą program specjalny... Do pomiaru ciśnienia powierzchniowego stosuje się wagę Wilhelmy'ego (ciśnienie powierzchniowe monowarstwy to różnica napięć powierzchniowych na powierzchni czystej wody i na powierzchni pokrytej monowarstwą środka powierzchniowo czynnego). W rzeczywistości waga Wilhelmy'ego mierzy siłę F = F 1 + F 2, z jaką płytka zwilżona wodą jest wciągana do wody (patrz rys. 7). Kawałek bibuły filtracyjnej służy jako zwilżona płytka. Napięcie wyjściowe wagi Wilhelmy'ego jest liniowo związane z ciśnieniem powierzchniowym. To napięcie trafia na wejście przetwornika ADC zainstalowanego w komputerze. Powierzchnię monowarstwy mierzy się za pomocą reostatu, którego spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do wartości współrzędnej ruchomej bariery. Sygnał z reostatu jest również podawany na wejście ADC. Do realizacji sekwencyjnego przenoszenia monowarstwy z powierzchni wody na stałe podłoże z utworzeniem struktur wielowarstwowych stosuje się urządzenie mechaniczne (10), które powoli (z szybkością kilku mm na minutę) obniża i unosi podłoże (8 ) przez powierzchnię monowarstwy. Ponieważ monowarstwy są sukcesywnie przenoszone na podłoże, ilość substancji tworzącej monowarstwę na powierzchni wody zmniejsza się, a ruchoma bariera (5) porusza się automatycznie, utrzymując stałe ciśnienie powierzchniowe. Ruchoma bariera (5) jest sterowana przez komputer za pomocą napięcia dostarczanego z wyjścia DAC przez wzmacniacz mocy do odpowiedniego silnika. Ruch nośnika jest kontrolowany z panelu sterowania za pomocą pokręteł do zgrubnej i płynnej regulacji prędkości nośnika. Napięcie zasilające doprowadzone jest z zasilacza do pulpitu sterowniczego, a stamtąd przez wzmacniacz mocy do silnika elektrycznego mechanizmu podnoszącego.

Instalacja automatyczna KSV 2000

Sposób otrzymywania filmów Langmuira-Blodgetta obejmuje wiele elementarnych operacji technologicznych, tj. elementarne oddziaływania na układ z zewnątrz, w wyniku których w układzie „podfaza – monowarstwa – gaz – podłoże” zachodzą procesy strukturotwórcze, które ostatecznie decydują o jakości i właściwościach wielostruktury. Do uzyskania folii wykorzystano zautomatyzowaną instalację KSV 2000. Schemat instalacji przedstawiono na ryc. osiem.


Ryż. 8. Schemat instalacji KSV 2000

Symetryczną trzysekcyjną kuwetę teflonową 2 umieszcza się pod nasadką ochronną 1 na stole antywibracyjnym 11, po bokach którego przegrody teflonowe poruszają się w przeciwnych kierunkach 5. Wyznacza się ciśnienie powierzchniowe na granicy faz "podfaza 4 - gaz" przez elektroniczny czujnik nacisku powierzchniowego 6. Jednostka sterująca 7 jest połączona z przemieszczeniowymi barierami silnikowymi 8 i zapewnia utrzymanie zadanego nacisku powierzchniowego (określonego z izotermy kompresji i odpowiadającego uporządkowanemu stanowi monowarstwy) podczas przenoszenia monowarstwy do powierzchni podłoża. Podłoże 3 jest zaciśnięte w uchwycie pod pewnym kątem do powierzchni podfazy i jest przesuwane przez urządzenie 10 (wyposażone w mechanizm do przenoszenia podłoża pomiędzy sekcjami kuwety) za pomocą napędu 9. Przed cyklem technologicznym powierzchnia podfazy 12 jest wstępnie przygotowana poprzez czyszczenie za pomocą pompy 13. Instalacja jest zautomatyzowana i wyposażona w komputer 14. Główna część instalacji - kuweta teflonowa (widok z góry pokazano na rys. 9) - składa się z trzech komór: dwóch tej samej wielkości do natryskiwania różnych substancji na podfazę i jednej małej o czystej powierzchni. Obecność w prezentowanej instalacji kuwety trzysekcyjnej, mechanizmu do przenoszenia podłoża pomiędzy sekcjami oraz dwóch niezależnych kanałów do sterowania przegrodami umożliwia uzyskanie mieszanych folii Langmuira składających się z monowarstw różnych substancji.

Na ryc. 10 przedstawia jeden z dwóch identycznych przedziałów kuwet z czujnikiem nacisku powierzchniowego i barierami. Powierzchnia monowarstwy zmienia się w wyniku ruchu barier. Bariery wykonane są z teflonu i są wystarczająco ciężkie, aby monowarstwa nie przeciekała pod barierą.


Ryż. 10. Komora na komórki

Specyfikacja instalacji:

Maksymalny rozmiar podłoża to 100*100 mm

Szybkość osadzania folii 0,1-85 mm / min

Liczba cykli osadzania 1 lub więcej

Czas schnięcia folii w cyklu 0-10 4 sek

Zakres pomiaru powierzchni 0-250 mN/m

nacisk

Dokładność pomiaru 5 μN/m

nacisk powierzchniowy

Duży obszar instalacji 775*120mm

Objętość podfazy 5,51 l

Kontrola temperatury podfazy 0-60 ° С

Prędkość bariery 0,01-800 mm / min

5. Czynniki wpływające na jakość filmów Langmuira-Blodgetta

Współczynnik jakości filmów Langmuira-Blodgetta wyraża się w następujący sposób

K = f (K us, K te, K pav, K ms, Kp),

K nas - urządzenia pomiarowe;

Ktech - czystość technologiczna;

Kpav - fizykochemiczny charakter środka powierzchniowo czynnego rozpylonego na podfazę;

K ms jest stanem fazowym monowarstwy na powierzchni podfazy;

Кп - rodzaj podłoża.

Pierwsze dwa czynniki dotyczą projektowania i technologii, a pozostałe - fizykochemii.

1. Urządzenia pomiarowe obejmują urządzenia do przemieszczania podłoża i bariery. Wymagania dla nich w tworzeniu multistruktur są następujące:

* brak wibracji mechanicznych;

* stałość prędkości ruchu próbki;

* stałość prędkości ruchu szlabanu;

2. Konserwacja wysoki poziom czystość technologiczna

pod warunkiem, że:

* kontrola czystości materiałów wyjściowych (stosowanie wody destylowanej jako bazy podfazy, przygotowanie roztworów surfaktantów i elektrolitów bezpośrednio przed ich użyciem);

* przeprowadzanie czynności przygotowawczych, takich jak trawienie i mycie podłoży;

* wstępne czyszczenie powierzchni podfazy;

* stworzenie quasi-zamkniętej kubatury w obszarze roboczym instalacji;

* Wykonywanie wszelkich prac w specjalistycznym pomieszczeniu ze sztucznym klimatem - „clean room”.

3. Czynnik determinujący fizykochemiczny charakter środka powierzchniowo czynnego charakteryzuje takie indywidualne właściwości substancji jak:

* struktura (geometria) cząsteczki, która określa stosunek oddziaływań hydrofilowych i hydrofobowych między cząsteczkami samego środka powierzchniowo czynnego a cząsteczkami środka powierzchniowo czynnego i podfazy;

* rozpuszczalność surfaktantów w wodzie;

* Właściwości chemiczne Surfaktant

Aby uzyskać folie o wysokiej doskonałości strukturalnej, konieczne jest kontrolowanie następujących parametrów:

Napięcie powierzchniowe w monowarstwie i współczynnik przenoszenia charakteryzujący obecność defektów w LBF;

Temperatura otoczenia, ciśnienie i wilgotność,

podfazy PH,

Szybkość osadzania filmu

Współczynnik ściśliwości dla przekrojów izoterm, zdefiniowany w następujący sposób:

gdzie (S, P) - współrzędne początku i końca liniowego odcinka izotermy.

6. Unikalne właściwości folii

Wielowarstwa jest całkowicie nowym przedmiotem współczesnej fizyki, a zatem wszelkie ich właściwości (optyczne, elektryczne, akustyczne itp.) są całkowicie niezwykłe. Nawet najprostsze struktury złożone z identycznych monowarstw posiadają szereg unikalnych cech, nie mówiąc już o specjalnie skonstruowanych złożach molekularnych.

Skoro już wiemy, jak uzyskać monowarstwę równomiernie zorientowanych cząsteczek na stałym podłożu, pojawia się pokusa podłączenia do niej źródła napięcia elektrycznego lub powiedzmy przyrządu pomiarowego. Następnie podłączamy te urządzenia bezpośrednio do końców poszczególnych cząsteczek. Do niedawna taki eksperyment był niemożliwy. Na monowarstwę można przyłożyć pole elektryczne i można zaobserwować przesunięcie pasm absorpcji optycznej substancji lub zmierzyć prąd tunelowy w obwodzie zewnętrznym. Podłączenie źródła napięcia do monowarstwy przez parę elektrod foliowych prowadzi do dwóch bardzo wyrazistych efektów (rys. 11). Po pierwsze, pole elektryczne zmienia położenie pasm absorpcyjnych światła przez cząsteczkę w skali długości fali. Jest to klasyczny efekt Starka (nazwany na cześć słynnego niemieckiego fizyka, który odkrył go w 1913 roku), który jednak w ta sprawa To ma ciekawe funkcje... Chodzi o to, że kierunek przesunięcia pasma absorpcji, jak się okazało, zależy od wzajemnej orientacji wektora pola elektrycznego i wewnętrznego momentu dipolowego cząsteczki. I do tego to prowadzi: dla tej samej substancji, a ponadto przy tym samym kierunku pola, pasmo absorpcji przesuwa się do obszaru czerwonego dla monowarstwy typu X i do niebieskiego - dla monowarstwy typu Z. Zatem kierunek przesunięcia pasma można wykorzystać do oceny orientacji dipoli w monowarstwie. Jakościowo, to sytuacja fizyczna jest zrozumiałe, ale jeśli spróbujemy ilościowo zinterpretować przemieszczenia pasm, powstaje najbardziej interesujące pytanie, jak dokładnie pole elektryczne jest rozłożone wzdłuż złożonej cząsteczki. Teoria efektu Starka zbudowana jest na założeniu atomów i cząsteczek punktowych (jest to naturalne – wszak ich rozmiary są znacznie mniejsze niż długość, przy której zmienia się pole), tu podejście powinno być radykalnie inne i ma jeszcze nie został opracowany. Innym efektem jest przejście prądu tunelowego przez monowarstwę ( nadchodzi nad mechanizmem kwantowo-mechanicznego wycieku elektronów przez barierę potencjału). W niskich temperaturach rzeczywiście obserwuje się prąd tunelowy przez monowarstwę Langmuira. Interpretacja ilościowa tego czysto kwantowego zjawiska powinna również uwzględniać złożoną konfigurację cząsteczki syreny. A co może dać połączenie woltomierza z monowarstwą? Okazuje się, że wtedy można monitorować zmianę właściwości elektrycznych molekuły pod wpływem czynniki zewnętrzne... Na przykład oświetleniu monowarstwy czasami towarzyszy zauważalna redystrybucja ładunku w każdej cząsteczce, która pochłonęła kwant światła. Jest to efekt tzw. transferu ładunku wewnątrzcząsteczkowego. Niejako kwant światła porusza elektronem wzdłuż cząsteczki, a to indukuje prąd elektryczny w obwodzie zewnętrznym. W ten sposób woltomierz rejestruje wewnątrzcząsteczkowy elektroniczny fotoproces. Ruch wewnątrzcząsteczkowy ładunków może być również spowodowany zmianą temperatury. W tym przypadku zmienia się całkowity elektryczny moment dipolowy monowarstwy, aw obwodzie zewnętrznym rejestrowany jest tzw. prąd piroelektryczny. Podkreślamy, że żadne z opisanych zjawisk nie jest obserwowane w filmach o losowym rozkładzie cząsteczek nad orientacjami.

Filmy Langmuira można wykorzystać do symulacji efektu koncentracji energii świetlnej na wybranej cząsteczce. Na przykład na początkowym etapie fotosyntezy w roślinach zielonych światło jest pochłaniane przez określone typy cząsteczek chlorofilu. Wzbudzone cząsteczki żyją wystarczająco długo, a samowzbudzenie może poruszać się przez gęsto rozmieszczone cząsteczki tego samego typu. To wzbudzenie nazywa się ekscytonem. „Spacer” ekscytonu kończy się w momencie wejścia do „wilczej studni”, w której rolę odgrywa cząsteczka chlorofilu innego typu o nieco niższej energii wzbudzenia. Do tej wybranej cząsteczki przekazywana jest energia z wielu ekscytonów wzbudzanych światłem. Energia świetlna zebrana z dużego obszaru skupia się na mikroskopijnym obszarze - uzyskuje się „lejek na fotony”. Lejek ten może być modelowany przy użyciu monowarstwy cząsteczek pochłaniających światło, w których rozproszona jest niewielka liczba cząsteczek przechwytujących ekscytony. Po wychwyceniu ekscytonu cząsteczka przechwytująca emituje światło o charakterystycznym widmie. Taką monowarstwę pokazano na ryc. 12a. Po oświetleniu można zaobserwować luminescencję obu molekuł – absorberów światła i molekuł – interceptorów ekscytonów. Intensywność pasm luminescencji obu typów cząsteczek jest w przybliżeniu taka sama (ryc. 12b), chociaż ich liczba różni się o 2 ... 3 rzędy wielkości. To dowodzi, że istnieje mechanizm koncentracji energii, czyli efekt lejka fotonowego.

Dziś w literaturze naukowej aktywnie dyskutuje się pytanie: czy można zrobić magnesy dwuwymiarowe? A w kategoriach fizycznych mówimy o tym, czy istnieje fundamentalna możliwość, że oddziaływanie molekularnych momentów magnetycznych znajdujących się na tej samej płaszczyźnie spowoduje spontaniczne namagnesowanie. Aby rozwiązać ten problem, do amfifilowych cząsteczek syren wprowadza się atomy metali przejściowych (na przykład manganu), a następnie metodą Blodgetta otrzymuje się monowarstwy, a ich właściwości magnetyczne bada się w niskich temperaturach. Pierwsze wyniki wskazują na możliwość uporządkowania ferromagnetycznego w układach dwuwymiarowych. I jeszcze jeden przykład pokazujący niezwykłe właściwości fizyczne filmów Langmuira. Okazuje się, że na poziomie molekularnym możliwe jest przenoszenie informacji z jednej monowarstwy na drugą, sąsiednią. Następnie sąsiednią monowarstwę można odłączyć i w ten sposób można uzyskać kopię tego, co zostało „zapisane” w pierwszej monowarstwie. Odbywa się to w następujący sposób. Załóżmy na przykład, że metodą Blodgetta uzyskaliśmy monowarstwę takich cząsteczek, które są zdolne do parowania - dimeryzacji - pod wpływem czynników zewnętrznych, na przykład wiązki elektronów (ryc. 13). Rozważymy niesparowane cząsteczki jako zera, a sparowane jedynki jako jednostki binarnego kodu informacyjnego. Za pomocą tych zer i jedynek można na przykład napisać tekst czytelny optycznie, ponieważ cząsteczki niesparowane i sparowane mają różne pasma absorpcji. Teraz nałożymy drugą monowarstwę na tę monowarstwę za pomocą metody Blodgett. Wtedy, ze względu na specyfikę oddziaływań międzycząsteczkowych, pary molekularne przyciągają dokładnie te same pary, a cząsteczki samotne preferują te samotne. W wyniku pracy tego „klubu zainteresowań” obraz informacyjny zostanie powtórzony na drugiej monowarstwie. Oddzielając górną monowarstwę od dolnej można uzyskać kopię. Ten proces kopiowania jest dość podobny do procesu replikacji informacji z cząsteczek DNA – strażników kod genetyczny- na cząsteczkach RNA, które przenoszą informacje do miejsca syntezy białek w komórkach organizmów żywych.

Wniosek

Dlaczego metoda LB nie jest jeszcze szeroko zaimplementowana? Ponieważ na pozornie oczywistej ścieżce są pułapki. Technika LB jest z pozoru prosta i tania (ultra wysoka próżnia, wysokie temperatury itp. nie są potrzebne), ale początkowo wymaga znacznych kosztów, aby stworzyć szczególnie czyste pomieszczenia, ponieważ każdy drobinek kurzu osiadł nawet na jednej z monowarstw w heterostrukturze jest nieodwracalna wada.... Jak się okazało, struktura monowarstwy materiału polimerowego w znacznym stopniu zależy od rodzaju rozpuszczalnika, w jakim przygotowywany jest roztwór do nanoszenia na kąpiel.

Zrozumieno już zasady, według których możliwe jest planowanie i prowadzenie projektowania i produkcji nanostruktur z wykorzystaniem technologii Langmuira. Potrzebne są jednak nowe metody badania właściwości już wyprodukowanych nanourządzeń. Dlatego będziemy mogli poczynić większe postępy w projektowaniu, produkcji i montażu nanostruktur dopiero po głębszym zrozumieniu praw rządzących właściwościami fizykochemicznymi takich materiałów i ich uwarunkowaniem strukturalnym. Reflektometria rentgenowska i neutronowa oraz dyfrakcja elektronów są tradycyjnie stosowane do badania błon LB. Jednak dane dyfrakcyjne są zawsze uśredniane w obszarze, na którym skupia się wiązka promieniowania. Dlatego są obecnie uzupełniane o siłę atomową i mikroskopię elektronową. Wreszcie najnowsze postępy w badaniach strukturalnych dotyczą uruchomienia źródeł synchrotronowych. Zaczęto tworzyć stanowiska, w których łączy się wannę LB i dyfraktometr rentgenowski, dzięki czemu można bezpośrednio badać strukturę monowarstw podczas procesu formowania na powierzchni wody. Nanonauka i rozwój nanotechnologii są wciąż na wczesnym etapie rozwoju, ale ich potencjalne perspektywy są szerokie, metody badawcze są stale udoskonalane, a praca przed nimi nie jest otwarta.

Literatura

Folia jednowarstwowa Langmuir blogett

1. Blinov L.M. " Właściwości fizyczne oraz zastosowanie struktur jedno- i wielocząsteczkowych Langmuira”. Postępy w chemii. t. 52, nr 8, s. 1263 ... 1300, 1983.

2. Blinov L.M. „Langmuir Films” Uspechi fizicheskikh nauk, t. 155, nr 3 s. 443...480, 1988.

3. Savon I.E. Praca dyplomowa// Badanie właściwości folii Langmuira i ich przygotowanie. Moskwa 2010 s. 6-14

Podobne dokumenty

Pojęcie i właściwości napięcia powierzchniowego. Zależność parametrów energii powierzchniowej od temperatury. Adsorpcja. Aktywność powierzchniowa. Surfaktanty i substancje nieaktywne. Adsorpcja jednocząsteczkowa. Izoterma adsorpcji Langmuira.

prezentacja dodana 30.11.2015

Mechanizm anodowego utleniania krzemu. Wpływ grubości filmu powstałego metodą implantacji jonów i transferu wodoru na jego właściwości elektrofizyczne. Właściwości elektrofizyczne struktur krzem na izolatorze w warunkach utleniania anodowego.

praca dyplomowa, dodana 29.09.2013

Wyładowanie pojemnościowe o wysokiej częstotliwości: informacje ogólne, rodzaje, metody ekscytacji, konstrukcja najprostszego modelu, formy istnienia. Krótka teoria Metoda sondy Langmuira. Układ równań do wyznaczania parametrów wyładowania. Pomiar prądu rozładowania.

praca dyplomowa, dodana 30.04.2011

Badanie właściwości materiałów porowatych. Zmiana badawcza właściwości dielektryczne oraz temperatura przemiany fazowej soli Rochelle i siarczanu triglicyny wprowadzonych do Al2O3. Otrzymywanie warstw tlenkowych o nanometrowych porach poprzez anodowanie aluminium.

praca dyplomowa, dodana 28.09.2012

Cel i zakres instalacji reaktora, jej Specyfikacja techniczna i analiza własności. Zmodernizowany obwód hydrauliczny, jego cechy charakterystyczne i struktura. Obliczenia neutronowo-fizyczne instalacji, ich realizacja różnymi metodami.

praca semestralna dodana 02/11/2016

Pojęcie aerozoli, klasyfikacja według stanu skupienia, dyspersji i pochodzenia. Optyczne, elektryczne i molekularne właściwości kinetyczne aerozoli. Mikroheterogeniczność piany, tworzenie filmu. Właściwości, metody tworzenia, niszczenie pianek.

prezentacja dodana 17.08.2015

Osadzanie powłok filmowych złożonych skład chemiczny(tlenki, azotki, metale). Problem osadzania magnetronu. Badanie wpływu niestabilności mocy i ciśnienia wyładowania magnetronowego na proces nanoszenia filmu, wyniki eksperymentalne.

rozprawa, dodana 19.05.2013

Dyfrakcja odbiciowa szybkich elektronów jako metoda analizy struktury powierzchniowej filmów w trakcie epitaksji z wiązek molekularnych. Analiza zależności grubości warstwy krzemu i germanu od temperatury na słabo zorientowanej powierzchni krzemu.

praca semestralna, dodana 06.07.2011

Fizykochemiczne metody badania aktywności powierzchniowej cieczy. Badania z wykorzystaniem systemu barierowego Langmuira-Blodgetta oraz wag Wilhelmy'ego dynamiki jego powstawania w jednoskładnikowych roztworach laurynianu, kaprylanu potasu i kwasu kaprylowego.

praca semestralna, dodana 11.11.2014

Perspektywy metod kontroli grubości optycznej powłok dla różnych celów funkcjonalnych. Kontrola grubości powłok optycznych na bazie tlenków ogniotrwałych tworzonych metodą syntezy wiązką elektronów. Obliczanie powłok interferencyjnych.

Catherine Burr Blodgett urodziła się 10 stycznia 1898 r. w Schenectady w stanie Nowy Jork (Schenectady w stanie Nowy Jork) i była drugim dzieckiem w rodzinie. Jej ojciec był rzecznikiem patentowym w General Electric (GE), gdzie kierował działem patentowym. Został zastrzelony w swoim domu przez włamywacza, zanim narodziła się Katarzyna. GE zaoferowało 5000 dolarów za schwytanie zabójcy. Podejrzany, którego znaleziono, powiesił się w celi więziennej w Salem w stanie Nowy Jork. Catherine, jej brat George Jr. i ich matka przenieśli się do Francji w 1901 roku.

W 1912 r. Blodgett wróciła do Nowego Jorku, gdzie uczęszczała do prywatnej szkoły, dzięki czemu mogła otrzymać doskonałe wykształcenie, którego wiele dziewcząt było wówczas pozbawionych. Od najmłodszych lat Katherine wykazała się talentami matematycznymi, a następnie otrzymała stypendium w Bryn Mawr College, gdzie wyróżniała się matematyką i fizyką. W 1917 uzyskała tytuł licencjata w college'u.

Decydując się kontynuować ich Badania naukowe Blodgett odwiedziła jedną z fabryk GE w Boże Narodzenie, gdzie dawni koledzy jej ojca przedstawili ją chemikowi Irvingowi Langmuirowi. Po zwiedzeniu swojego laboratorium Langmuir powiedział 18-letniemu Blodgettowi, że musi nadal pomnażać swoją wiedzę, aby zmusić go do pracy.

Korzystając z porady, Catherine wstąpiła na Uniwersytet w Chicago w 1918 roku, gdzie wybrała temat „maski gazowej” do swojej pracy doktorskiej. W tym czasie szalała I wojna światowa, a żołnierze szczególnie potrzebowali ochrony przed substancjami toksycznymi. Blodgett był w stanie ustalić, że prawie wszystkie trujące gazy mogą zostać wchłonięte przez cząsteczki węgla. Miała zaledwie 21 lat, kiedy publikowała artykuły naukowe na temat masek przeciwgazowych w Physical Review.

W 1924 Blodgett został objęty programem kształcenia doktorów filozofii w dziedzinie fizyki. Napisała pracę doktorską na temat zachowania elektronów w oparach zjonizowanej rtęci. Katarzyna otrzymała długo oczekiwany doktorat w 1926 roku. Gdy tylko została mistrzem, natychmiast została przyjęta do korporacji „GE” jako badacz... Przydzielony Langmuirowi Blodgett pracował z nim przy tworzeniu monomolekularnych filmów przeznaczonych do pokrywania powierzchni wody, metalu lub szkła. Te specjalne filmy były oleiste i można je było przechowywać w warstwach o grubości zaledwie kilku nanometrów.

W 1935 roku Catherine opracowała metodę nakładania pojedynczych błon monomolekularnych. Użyła zmodyfikowanego stearynianu baru do pokrycia szkła w 44 jednocząsteczkowych warstwach, co zwiększyło jego przepuszczalność o ponad 99%. Tak powstało „niewidzialne szkło”, zwane obecnie filmem Langmuira-Blodgetta.

W trakcie swojej kariery Blodgett otrzymała osiem patentów w USA i opublikowała ponad 30 artykułów naukowych w różnych czasopismach. Wynalazła metodę adsorpcyjnego oczyszczania trujących gazów, system przeciwoblodzeniowy skrzydeł samolotów i ulepszyła rodzaj kamuflażu wojskowego, takiego jak zasłona dymna.

Katarzyna nigdy nie była mężatką. Przez wiele lat żyła szczęśliwie w „bostońskim małżeństwie” (związek lesbijek) z Gertrudą Brown, przedstawicielką starej rodziny Schenectady. Po Brown Blodgett mieszkała z Elsie Errington, dyrektorką szkoły dla dziewcząt. Catherine lubiła teatr, grała w przedstawieniach, uwielbiała ogrodnictwo i astronomię. Zbierała antyki, grała w brydża z przyjaciółmi i pisała zabawne rymowanki. Blodgett zmarła w swoim domu 12 października 1979 roku.

Inaczej Langmuir – filmy Blodgetta; Metoda Langmuira-Blodgetta(pol. skrót, FUNT) - technologia otrzymywania filmów jedno- i wielocząsteczkowych poprzez nanoszenie na stałe filmy Langmuira (monowarstwy związków powstających na powierzchni cieczy).

Opis

Metoda tworzenia filmów mono- i wielocząsteczkowych została opracowana przez Irvinga Langmuira i jego uczennicę Katharinę Blodgett w latach 30. XX wieku. V czas teraźniejszy ta technologia, zwana metodą Langmuira-Blodgetta, jest aktywnie wykorzystywana w produkcji nowoczesnych urządzeń elektronicznych.

Główną ideą metody jest wytworzenie jednocząsteczkowej warstwy substancji amfifilowej na powierzchni wody i jej późniejsze przeniesienie na stałe podłoże. W fazie wodnej cząsteczki substancji amfifilowej znajdują się na granicy faz powietrze-woda. W celu utworzenia powierzchniowej warstwy jednocząsteczkowej, warstwa powierzchniowa jest ściskana za pomocą specjalnych tłoków (patrz rys. 1). Wraz z sukcesywną kompresją izotermiczną zmienia się struktura filmu monomolekularnego, który przechodzi przez szereg dwuwymiarowych stanów, umownie nazywanych stanami gazu, ciekłego kryształu i stałego kryształu (patrz rys. 2). Znając diagram fazowy filmu można więc kontrolować jego strukturę i związane z nią właściwości fizykochemiczne. Przeniesienie filmu na podłoże stałe odbywa się poprzez zanurzenie w roztworze, a następnie usunięcie z niego płaskiego podłoża, na którym powstaje film powierzchniowy. Proces przenoszenia filmu monomolekularnego można powtarzać wielokrotnie, uzyskując w ten sposób różne warstwy wielocząsteczkowe.

Ilustracje

Autorski

Eremin Vadim Vladimirovich
Szlachtin Oleg Aleksandrowicz
Streletsky Aleksiej Władimirowicz

Źródło

Langmuir – film Blodgett // Wikipedia, wolna encyklopedia. - http://en.wikipedia.org/wiki/Langmuir%E2%80%93Blodgett_film (data dostępu: 01.08.2010).

Termin filmowy Langmuira-Blodgetta ( Langmuir— Blodgett filmy) oznacza folie jedno- lub wielowarstwowe przeniesione z powierzchni międzyfazowej woda-powietrze (zwykle ciecz-powietrze) na podłoże stałe. Film molekularny na granicy woda-powietrze nazywa się filmem Langmuira. Pierwsze systematyczne badania monowarstw cząsteczek amfifilowych na granicy faz woda-powietrze przeprowadził Langmuir w 1917 roku. Pierwsze badanie osadzania się wielowarstwowej błony długich łańcuchów kwasu karboksylowego na stałym podłożu przeprowadził KB Korolev. Blodgett w 1935 r. Metoda fizycznego osadzania filmów LB przez zanurzenie (lub podnoszenie) w cieczy, na której powierzchni znajduje się warstwa organiczna, nazywana jest osadzaniem LB. Najczęściej jako medium płynne stosuje się wodę dejonizowaną, ale można również stosować inne płyny, takie jak gliceryna i rtęć. Wszelkie zanieczyszczenia organiczne należy usunąć z powierzchni wody poprzez filtrację (przez filtr z węglem aktywnym).

Ryż. 3.23. Obraz ze skaningowego mikroskopu tunelowego samoorganizujących się InAs na kropkach kwantowych GaAs (każda kropka ma 6 nm wysokości i 30 nm średnicy podstawy)

Substancje, których monowarstwy przenoszone są metodą LB i oddziałują z wodą (rozpuszczają się w wodzie), zwilżają lub pęcznieją, nazywamy hydrofilowy... Substancje, które nie wchodzą w interakcję z wodą (nie rozpuszczają się), nie zamoczą ani nie pęcznieją, nazywane są hydrofobowy... Zwykle amfifilowy substancja rozpuszcza się zarówno w wodzie, jak i tłuszczach, ale w tym przypadku amfifil Jest cząsteczką, która nie rozpuszcza się w wodzie. Jeden koniec takiej cząsteczki jest hydrofilowy i dlatego jest korzystnie zanurzony w wodzie, a drugi koniec jest hydrofobowy, a zatem korzystnie w powietrzu (lub w rozpuszczalniku niepolarnym).

Klasycznym przykładem substancji amfifilowej jest kwas stearynowy (C 1 7 H 35 CO 2 H), w którym długi wodorowęglanowy „ogon” (C 17 H 35 -) jest hydrofobowy, a główna (głowa) grupa karboksylowa ( - CO2H) jest hydrofilowy. Ponieważ amfifile mają jeden koniec hydrofilowy (" głowa"- głowa), a drugi koniec jest hydrofobowy (" ogon„- ogon), wolą znajdować się na styku, takim jak powietrze-woda lub olej-woda. Z tego powodu nazywane są również powierzchniowo czynnymi ( surfaktanty).

Unikalną właściwością folii LB jest zdolność do formowania uporządkowana struktura na solidnej powierzchni materiału niekrystalicznego... Pozwala to na przenoszenie monowarstw na różne podłoża. W większości przypadków do przenoszenia monowarstw stosuje się podłoża o powierzchni hydrofilowej

w paski ( wycofanie) Formularz. Możesz użyć materiałów takich jak szkło, kwarc, aluminium, chrom, cyna (ta ostatnia w postaci utlenionej, na przykład Al 2 O 3 Al), złoto, srebro oraz materiały półprzewodnikowe (krzem, arsenek galu itp.). Typowe eksperymenty wykorzystują wafle krzemowe oczyszczone przez gotowanie w mieszaninie 30% nadtlenku wodoru i stężonego kwasu siarkowego (30/70% wag.) w 90°C przez 30 min. W zależności od rodzaju obróbki powierzchni, podłoże może być hydrofilowe lub hydrofobowe. Interesujące są podłoża ze świeżo rozłupanej miki. Mają one atomowo gładką powierzchnię i są szeroko stosowane w eksperymentach LB niezależnie oraz do wytwarzania atomowo płaskich powierzchni Au.

Znane są dwie odmiany metody przenoszenia monowarstw z powierzchni międzyfazowej woda-powietrze na podłoże stałe. Pierwsza, najczęstsza opcja to osiadanie pionowe po raz pierwszy zademonstrowali Blodgett i Langmuir. Wykazali, że monowarstwę substancji amfifilowej można osadzać z powierzchni międzyfazowej woda-powietrze poprzez pionowe przemieszczenie płyty (ryc. 3.24).

Ryż. 3.24. Urządzenie do wytwarzania folii wielowarstwowych metodą Langmuira-Blodgetta (a) oraz schemat ich powstawania (b)

Gdy podłoże przechodzi przez monowarstwę na granicy woda-powietrze, monowarstwa może być transportowana w procesie pływania (podnoszenie do góry) lub zanurzanie (opuszczanie). Jednowarstwowy
zwykle przenoszone podczas flotacji, jeśli powierzchnia podłoża jest hydrofilowa. Jeżeli powierzchnia podłoża jest hydrofobowa, monowarstwę można przenieść podczas zanurzenia, ponieważ hydrofobowe łańcuchy alkilowe oddziałują z powierzchnią. Jeżeli proces osadzania rozpoczyna się od podłoża hydrofilowego, staje się on hydrofobowy po osadzeniu pierwszej monowarstwy, a zatem druga monowarstwa zostanie zanurzona. Ta metoda jest najczęstszą metodą tworzenia wielowarstwowych filmów dla cząsteczek amfifilowych, w których głowa (" głowa») Grupy są wysoce hydrofilowe ( - UNSD, - PO 3 H 2, itd.), a drugi koniec („ogon”) jest łańcuchem alkilowym.

Ten proces można powtórzyć, aby dodać kolejną warstwę. Blodgett nazwał ten rodzaj sedymentacji Y-rodzaj osadzania i filmy - Y-filmy... Takie folie mają powierzchnię hydrofobową lub hydrofilową, w zależności od kierunku, w którym znajduje się podłoże ostatni raz przeszedł przez monowarstwę. Jeśli jednak powierzchnia hydrofobowa (taka jak powierzchnia z czystego krzemu) przechodzi z powietrza do wody, końce hydrofobowe zwiążą się z powierzchnią.

Urządzenie można zaprojektować tak, aby wysuwało podłoże z niepokrytej części wody i zanurzało je w pokrytym błoną obszarze wody, tworząc w ten sposób sekwencję warstw na podłożu od głowy do ogona. Ta metoda nazywa się Osadzanie typu X, a filmy składające się z identycznie zorientowanych monowarstw nazywane są filmami X... Najważniejsze jest to, co następuje:

· Po pierwsze, ta metoda osadzania jest łatwa do kontrolowania;

· Po drugie, grubość filmu jest dokładnie określona przez długość cząsteczki;

· I wreszcie, osadzanie typu X jest niecentrosymetryczne, co jest bardzo ważne w przypadku nieliniowych urządzeń optycznych.

Dla silnie hydrofilowych grup czołowych ta metoda strącania jest najbardziej stabilna, gdyż sąsiednie monowarstwy oddziałują: hydrofobowo z –hydrofobem lub hydrofilowo z hydrofilowym. (rysunek 3.25). Sądząc po prążkach interferencyjnych, takie filmy mogą zawierać setki monowarstw.

Ryż. 3.25. Schematyczne przedstawienie folii typu Y, X i Z (a)

Kolejno nakładane monowarstwy nie wydają się mieć stałej orientacji. W klasycznym obecnie badaniu rentgenowskim warstw nałożonych na stearynian baru X i Y ze stearynianu baru, Ehlert doszedł do wniosku, że orientacja wewnętrzna w obu typach folii Jest taki sam... Zakłada się, że struktura Y jest bardziej stabilna.

Folie, które można formować tylko przez zanurzenie, są zazwyczaj foliami typu X. Osadzanie następuje zgodnie z trzecim typem, kiedy folie powstają tylko podczas podnoszenia (folie typu Z).

Istnieją odmiany, w których grupy głowy nie są wyraźnie hydrofilowe (takie jak: - COOMe) lub gdy łańcuch alkilowy kończy się słabo polarną grupą (na przykład - NIE 2). W obu przypadkach oddziaływanie między dwiema sąsiednimi monowarstwami jest „hydrofilowo-hydrofobowe”, a zatem warstwy te są mniej stabilne niż w przypadku układów typu Y. Należy jednak zauważyć, że osadzanie typu X stosunkowo niepolarnych materiałów amfifilowych, takich jak estry, daje uporządkowane filmy, podczas gdy osadzanie typu Y jest patologiczne. Ponadto osadzanie typu X i Z jest niecentrosymetryczne i dlatego jest ważne w zastosowaniach NLO (optyka nieliniowa). Na koniec należy zauważyć, że osadzanie się typów X, Y i Z niekoniecznie prowadzi do powstania typów X, Y i Z.

W związku z tym należy wprowadzić pojęcie współczynnika transmisji. Jak zauważył Blodgett, ilość amfifili, które mogą osadzać się na szklanej powierzchni, zależy od kilku czynników. Współczynnik przenikania definiuje się jako stosunek A / A s, gdzie A s to powierzchnia podłoża pokrytego monowarstwą, a Ai to zmniejszenie powierzchni zajmowanej przez tę monowarstwę na granicy woda – powietrze (przy stałej nacisk). Idealna folia typu Y to wielowarstwowy system z trwałym

współczynnik transmisji równy jedności w obu przypadkach osadzania (gdy podłoże porusza się w górę iw dół). Idealną folię typu X można odpowiednio zdefiniować jako system warstwowy, w którym współczynnik transmisji jest zawsze równy jedności po zanurzeniu i zero po podniesieniu. W praktyce zdarzają się odstępstwa od idealnego sformułowania
.

Warstwy organiczne są przenoszone z granicy faz ciecz-gaz do twarda powierzchnia podłoża podczas zanurzania w pionie lub podnoszenia (ryc. 3.26). Jak wcześniej pokazano, cząsteczki organiczne użyte w tym osadzie składają się z dwóch rodzajów grup funkcyjnych: jeden koniec jest hydrofilowy, na przykład łańcuch wodorowęglanowy zawierający grupę kwasową lub alkoholową, która jest rozpuszczalna w wodzie, a drugi koniec jest hydrofobowy, zawierające na przykład nierozpuszczalne grupy wodorowęglanowe. W rezultacie cząsteczki tworzą na powierzchni wody film o hydrofilowych zakończeniach po stronie wody i hydrofobowych po stronie powietrza. Ponadto taką folię można ściskać ruchomą barierą, tworząc ciągłą monowarstwę na powierzchni cieczy.

Ryż. 3.26. Schematyczne przedstawienie metody Langmuira-Schaefera

Gdy podłoże stałe porusza się z określoną prędkością określoną przez reduktor, folia organiczna przywiera do powierzchni podłoża stałego, przechodząc przez granicę faz powietrze-woda. Tak więc, jeśli szklaną płytkę unosi się przez pojedynczą warstwę stearynianu baru na wodzie, wówczas do płytki przywiera błona, której hydrofobowa powierzchnia jest skierowana na zewnątrz. Powierzchnia podłoża pokrytego folią jest hydrofobowa w znacznie większym stopniu niż powierzchnia samego stearynianu baru. Jeżeli płyta jest następnie zanurzana z powrotem przez powierzchnię pokrytą folią, to nakładana jest na nią druga warstwa „back to back”.

Pomimo pozornej prostoty, wytwarzanie folii wielowarstwowych metodą LB nie jest procesem prostym, łatwym do odtworzenia. Wymagane jest dokładne oszustwo

Trollowanie za najdrobniejszymi szczegółami produkcji folii (ciśnienie atmosferyczne, temperatura, wilgotność, obecność zanieczyszczeń w powietrzu itp.)

Inna metoda tworzeniaFUNT- konstrukcje wielowarstwowe - metoda podnoszenia poziomego (Schäfer’ smetoda), „Winda pozioma” który został opracowany przez Langmuira i Scheifera w 1938 roku. Metoda Schiefera jest przydatna do osadzania bardzo twardych (sztywnych) filmów. W takim przypadku sprasowana monowarstwa jest najpierw tworzona na granicy woda-powietrze (ryc. 3.26, a). Następnie płaskie podłoże umieszcza się poziomo na folii jednowarstwowej (ryc. 3.26, b, c). Gdy to podłoże unosi się i oddziela od powierzchni wody, monowarstwa jest przenoszona na podłoże (rysunek 3.26, d), zachowując teoretycznie ten sam kierunek cząsteczek (typ X).

Jednak jak dotąd nie ma publikacji o sukcesie w tym kierunku. Można oczekiwać, że monowarstwy polimerowych materiałów amfifilowych będą dobrymi kandydatami do osadzania poziomego ze względu na ich wysoką lepkość.

Pewnego razu praktyczne problemy zostaną rozwiązane, metoda Scheifera znajdzie szerokie zastosowanie ze względu na swoje znaczące zalety. Pierwszą zaletą jest to, że szybkość osadzania poziomego nie zmniejsza się wraz ze wzrostem lepkości folii, a zatem można stosować folie polimerowe, które dają termicznie stabilne monowarstwy. Drugą zaletą jest tworzenie niecentrosymetrycznych wielowarstwowych folii typu X, które mogą być wykorzystywane w różnych obszarach zastosowań. Trzecią i najważniejszą dotychczas zaletą jest umiejętność projektowania organiczne supersieci.

Pod supersieci rozumiemy ciasno upakowane, uporządkowane, trójwymiarowe formacje molekularne, które wykazują nowe właściwości fizyczne i są tworzone przez powtarzanie procesów osadzania warstw monomolekularnych różnych typów cząsteczek organicznych.

Ta metoda tworzenia materiałów na poziomie molekularnym (inżynieria molekularna) jest interesująca, ponieważ umożliwia wytwarzanie supersieci o różnych możliwościach funkcjonalnych. Takie supersieci mogą być używane do projektowania zintegrowanych urządzeń molekularnych, ponieważ różne warstwy mogą działać różne funkcje, takich jak wzmocnienie, przetwarzanie optyczne, transmisja elektroniczna itp.

Pomimo dużych możliwości rozważanych metod, nie znalazły one obecnie szerokiego zastosowania ze względu na fakt, że folie LB nie mogą jeszcze konkurować z materiałami tworzonymi w oparciu o tradycyjne metody. Ponadto kwestia stabilności termicznej i długoterminowej tych folii pozostaje otwarta.

Wstęp

Filmy Langmuira-Blodgetta są całkowicie nowym przedmiotem współczesnej fizyki, a każda z ich właściwości jest niezwykła. Nawet proste folie złożone z identycznych monowarstw mają szereg unikalnych cech, nie mówiąc już o specjalnie skonstruowanych zespołach molekularnych. Filmy Langmuira-Blodgetta znajdują różnorodne praktyczne zastosowania w różnych dziedzinach nauki i technologii: elektronice, optyce, chemii stosowanej, mikromechanice, biologii, medycynie itp. Monowarstwy Langmuira są z powodzeniem wykorzystywane jako obiekty modelowe do badania właściwości fizycznych uporządkowanych struktur dwuwymiarowych . Metoda Langmuira-Blodgetta pozwala w prosty sposób zmieniać właściwości powierzchni monowarstwy i tworzyć wysokiej jakości powłoki filmowe. Wszystko to jest możliwe dzięki precyzyjnej kontroli grubości powstałej folii, jednorodności powłoki, małej chropowatości oraz wysokiej, przy doborze odpowiednich warunków, przyczepności folii do powierzchni. Właściwości folii można również łatwo zmieniać poprzez zmianę struktury polarnej głowy cząsteczki amfifilowej, składu monowarstwy, a także warunków izolacji — składu podfazy i ciśnienia powierzchniowego. Metoda Langmuira-Blodgetta umożliwia osadzanie w monowarstwie różnych cząsteczek i kompleksów molekularnych, w tym biologicznie czynnych.

1.
Historia odkrycia filmu Langmuira

Ta historia zaczyna się od jednego z wielu hobby Benjamina Franklina, wybitnego amerykańskiego naukowca i szanowanego dyplomaty. Będąc w Europie w 1774, gdzie rozstrzygał kolejny konflikt między Anglią a Stanami Ameryki Północnej, Franklin w wolnym czasie eksperymentował z filmami olejnymi na powierzchni wody. Naukowiec był bardzo zdziwiony, gdy okazało się, że tylko jedna łyżka oleju rozlewa się po powierzchni stawu o powierzchni pół akra (1 akr ≈ 4000 m2). Jeśli policzymy grubość powstałego filmu, okazuje się, że nie przekracza ona dziesięciu nanometrów (1 nm = 10 -7 cm); innymi słowy, film zawiera tylko jedną warstwę cząsteczek. Fakt ten jednak uświadomił sobie dopiero 100 lat później. Pewna ciekawska Angielka, Agnes Pockels, we własnej wannie zaczęła mierzyć napięcie powierzchniowe wody zanieczyszczonej zanieczyszczeniami organicznymi, czyli po prostu mydłem. Okazało się, że ciągły film mydlany znacznie obniża napięcie powierzchniowe (przypomnijmy, że jest to energia warstwy powierzchniowej na jednostkę powierzchni). Pockels pisała o swoich eksperymentach do słynnego angielskiego fizyka i matematyka Lorda Rayleigha, który ze swoimi komentarzami wysłał list do renomowanego czasopisma. Następnie sam Rayleigh powtórzył eksperymenty Pockelsa i doszedł do następującego wniosku: „Obserwowane zjawiska wykraczają poza teorię Laplace'a, a ich wyjaśnienie wymaga podejścia molekularnego”. Innymi słowy, stosunkowo proste - fenomenologiczne - rozważania okazały się niewystarczające, konieczne było włączenie idei budowy molekularnej materii, wówczas dalekich od oczywistych i nie powszechnie akceptowanych. Wkrótce na scenie naukowej pojawił się amerykański naukowiec i inżynier Irving Langmuir (1881…1957). Cała jego biografia naukowa obala dobrze znaną „definicję”, zgodnie z którą „fizykiem jest ten, kto wszystko rozumie, ale nic nie wie; chemik, przeciwnie, wie wszystko i nic nie rozumie, podczas gdy fizykochemik nie wie i nie rozumie. Langmuir został uhonorowany Nagrodą Nobla właśnie za pracę z zakresu chemii fizycznej, wyróżniającą się prostotą i przemyślanością. Oprócz klasycznych wyników uzyskanych przez Langmuira w dziedzinie emisji termionowej, technologii próżniowej i absorpcji, opracował wiele nowych metod eksperymentalnych, które potwierdziły monomolekularny charakter filmów powierzchniowych, a nawet umożliwiły określenie orientacji cząsteczek i konkretnego obszaru zajmowane przez nich. Co więcej, Langmuir jako pierwszy zaczął przenosić folie o grubości jednej cząsteczki - monowarstwy - z powierzchni wody na stałe podłoża. Następnie jego uczennica, Katharina Blodgett, opracowała technikę wielokrotnego przenoszenia jednej monowarstwy po drugiej, dzięki czemu można uzyskać ułożoną w stos lub wielowarstwową strukturę na stałym podłożu, zwanym obecnie folią Langmuira-Blodgetta. W przypadku monowarstwy leżącej na powierzchni wody często zachowuje się nazwę „film Langmuira”, chociaż używa się jej również w odniesieniu do folii wielowarstwowych.

2. Cząsteczki syreny

Okazuje się, że dość złożone cząsteczki mają swoje uzależnienia. Na przykład niektóre cząsteczki organiczne „lubią” kontakt z wodą, podczas gdy inne unikają takiego kontaktu, „boją się” wody. Nazywa się je odpowiednio - cząsteczkami hydrofilowymi i hydrofobowymi. Istnieją jednak również molekuły typu syreny – jedna część jest hydrofilowa, a druga hydrofobowa. Cząsteczki syreny muszą same rozwiązać problem: czy powinny być w wodzie, czy nie (jeśli próbujemy przygotować ich roztwór wodny). Znalezione rozwiązanie okazuje się być prawdziwie Salomonem: oczywiście będą w wodzie, ale tylko w połowie. Cząsteczki syreny znajdują się na powierzchni wody w taki sposób, że ich hydrofilowa głowa (która z reguły ma rozdzielone ładunki - elektryczny moment dipolowy) zostaje opuszczona do wody, a hydrofobowy ogon (najczęściej łańcuch węglowodorowy) wystaje na zewnątrz. otaczającego medium gazowego (ryc. 1) ...

3.
Rodzaje filmów Langmuira

Istnieją dwa sposoby przenoszenia monowarstw na stałe podłoża, z których oba są podejrzanie proste, ponieważ można je wykonać dosłownie gołymi rękami.

Monowarstwy cząsteczek amfifilowych mogą być przenoszone z powierzchni wody na podłoże stałe metodą Langmuira-Blodgetta (na górze) lub metodą Schaeffera (na dole). Pierwsza metoda polega na „przebiciu” monowarstwy podłożem poruszającym się w pionie. Pozwala na uzyskanie warstw zarówno typu X - (ogonki molekularne skierowane w stronę podłoża) jak i typu Z (kierunek odwrotny). Druga metoda to po prostu dotknięcie monowarstwy podłożem zorientowanym poziomo. Daje monowarstwy typu X. Pierwsza metoda została wynaleziona przez Langmuira i Blodgetta. Monowarstwa jest przekształcana w ciekłokrystaliczny za pomocą pływającej bariery - doprowadzana do dwuwymiarowego stanu ciekłokrystalicznego, a następnie dosłownie przebijana podłożem. W tym przypadku powierzchnia, na którą ma zostać przeniesiona folia, jest zorientowana pionowo. Orientacja cząsteczek syreny na podłożu zależy od tego, czy podłoże jest opuszczane przez monowarstwę do wody, czy odwrotnie, podnoszone z wody do powietrza. Jeśli podłoże zanurzone jest w wodzie, to ogony „syren” skierowane są w stronę podłoża (Blodgett nazwał tę strukturę monowarstwą typu X), a wyciągnięty, to przeciwnie, od podłoża (Z- typu monowarstwa), ryc. 2a. Powtarzając przenoszenie jednej monowarstwy po drugiej w różnych warunkach, możliwe jest uzyskanie wielowarstwowych stosów trzech różnych typów (X, Y, Z), różniących się od siebie symetrią. Na przykład wielowarstwy typu X i Z (rys. 3) pozbawione są środka odbicia - inwersji i mają oś biegunową skierowaną od podłoża lub do podłoża, w zależności od orientacji rozstawionej elektryczności dodatniej i ujemnej ładunki, to znaczy w zależności od kierunku elektrycznego momentu dipolowego cząsteczki. Wielowarstwy typu Y zbudowane są z warstw podwójnych, czyli, jak mówią, dwuwarstw (swoją drogą są zbudowane podobnie do błon biologicznych) i okazują się być centralnie symetryczne. Struktury wielowarstwowe typu X-, Z- i Y różnią się orientacją cząsteczek względem podłoża. Struktury typów X i Z są polarne, ponieważ wszystkie cząsteczki „patrzą” w jednym kierunku (ogony są skierowane do podłoża lub od podłoża odpowiednio dla typów X i Z).

Ryż. 3. Struktury typu X i Z

struktura odpowiada niepolarnemu dwuwarstwowemu opakowaniu, przypominającemu biologiczne urządzenie membranowe. Drugą metodę zaproponował Schaeffer, również uczeń Langmuira. Podłoże jest zorientowane prawie poziomo i wchodzi w lekki kontakt z monowarstwą, która jest utrzymywana w fazie stałej (rys. 2b). Monowarstwa po prostu przykleja się do podłoża. Powtarzając tę operację, możesz uzyskać wielowarstwę typu X. Na ryc. Fig. 4 przedstawia proces osadzania monowarstwy, gdy podłoże jest unoszone z podfazy: hydrofilowe główki cząsteczek amfifilowych „przyklejają się” do podłoża. Jeśli podłoże schodzi z powietrza do podfazy, wówczas cząsteczki „przyklejają się” do niego ogonami węglowodorowymi.

... Instalacje do produkcji filmów

Ogólny schemat blokowy instalacji Langmuir

1 - kąpiel Langmuira; 2 - przezroczyste, szczelne pudełko;

Masywna metalowa płyta podstawy; 4 - amortyzatory;

Ruchoma bariera; 6 - łuski Wilhelmy'ego; 7 - Płytka wagi Wilhelmy'ego; 8 - podłoże; 9 - elektryczny napęd bariery (5), - elektryczny napęd podłoża (8); II - pompa perystaltyczna - interfejs ADC/DAC ze wzmacniaczami mocy;

Komputer osobisty IBM PC / 486.

Instalacją steruje się za pomocą komputera osobistego za pomocą specjalnego programu. Do pomiaru ciśnienia powierzchniowego stosuje się wagę Wilhelmy'ego (ciśnienie powierzchniowe monowarstwy p jest różnicą napięć powierzchniowych na powierzchni czystej wody i na powierzchni pokrytej monowarstwą środka powierzchniowo czynnego). W rzeczywistości waga Wilhelmy'ego mierzy siłę F = F 1 + F 2, z jaką płytka zwilżona wodą jest wciągana do wody (patrz rys. 7). Kawałek bibuły filtracyjnej służy jako zwilżona płytka. Napięcie na wyjściu wagi Wilhelmy'ego jest liniowo związane z ciśnieniem powierzchniowym p. To napięcie trafia na wejście przetwornika ADC zainstalowanego w komputerze. Powierzchnię monowarstwy mierzy się za pomocą reostatu, którego spadek napięcia jest wprost proporcjonalny do wartości współrzędnej ruchomej bariery. Sygnał z reostatu jest również podawany na wejście ADC. Do realizacji sekwencyjnego przenoszenia monowarstwy z powierzchni wody na stałe podłoże z utworzeniem struktur wielowarstwowych stosuje się urządzenie mechaniczne (10), które powoli (z szybkością kilku mm na minutę) obniża i unosi podłoże (8 ) przez powierzchnię monowarstwy. Ponieważ monowarstwy są sukcesywnie przenoszone na podłoże, ilość substancji tworzącej monowarstwę na powierzchni wody zmniejsza się, a ruchoma bariera (5) porusza się automatycznie, utrzymując stałe ciśnienie powierzchniowe. Ruchoma bariera (5) jest sterowana przez komputer za pomocą napięcia dostarczanego z wyjścia DAC przez wzmacniacz mocy do odpowiedniego silnika. Ruch nośnika jest kontrolowany z panelu sterowania za pomocą pokręteł do zgrubnej i płynnej regulacji prędkości nośnika. Napięcie zasilające doprowadzone jest z zasilacza do pulpitu sterowniczego, a stamtąd przez wzmacniacz mocy do silnika elektrycznego mechanizmu podnoszącego.

Instalacja automatyczna KSV 2000

Ryż. 8. Schemat instalacji KSV 2000

Ryż. 10. Komora na komórki

Specyfikacja instalacji:

Maksymalny rozmiar podłoża to 100*100 mm

Szybkość osadzania folii 0,1-85 mm / min

Liczba cykli osadzania 1 lub więcej

Czas schnięcia folii w cyklu 0-10 4 sek

Zakres pomiaru powierzchni 0-250 mN/m

nacisk

Dokładność pomiaru 5 μN/m

nacisk powierzchniowy

Duży obszar instalacji 775*120mm

Objętość podfazy 5,51 l

Kontrola temperatury podfazy 0-60 ° С

Prędkość bariery 0,01-800 mm / min

5. Czynniki wpływające na jakość filmów Langmuira-Blodgetta

Współczynnik jakości filmów Langmuira-Blodgetta wyraża się w następujący sposób

sposób:

K = f (K us, K te, K pav, K ms, Kp),

wąsy - urządzenia pomiarowe;

Ktech - czystość technologiczna;

Kpav - fizykochemiczny charakter środka powierzchniowo czynnego rozpylonego na podfazę;

K ms jest stanem fazowym monowarstwy na powierzchni podfazy;

Кп - rodzaj podłoża.

Pierwsze dwa czynniki dotyczą projektowania i technologii, a pozostałe - fizykochemii.

W skład urządzeń pomiarowych wchodzą urządzenia do przemieszczania podłoża i bariery. Wymagania dla nich w tworzeniu multistruktur są następujące:

Brak wibracji mechanicznych;

Stałość prędkości ruchu próbki;

Stała prędkość ruchu bariery;

Utrzymanie wysokiego poziomu czystości technologicznej

Kontrolowanie czystości materiałów wyjściowych (stosowanie wody destylowanej jako bazy podfazy, przygotowywanie roztworów surfaktanta i elektrolitu bezpośrednio przed ich użyciem);

Przeprowadzanie czynności przygotowawczych, takich jak trawienie i mycie podłoży;

Wstępne czyszczenie powierzchni podfazy;

Stworzenie quasi-zamkniętej objętości w obszarze roboczym;

Wykonywanie wszelkich prac w specjalistycznym pomieszczeniu ze sztucznym klimatem - „clean room”.

Czynnik determinujący fizykochemiczny charakter środka powierzchniowo czynnego charakteryzuje takie indywidualne właściwości substancji jak:

Struktura (geometria) cząsteczki, która określa stosunek oddziaływań hydrofilowych i hydrofobowych między cząsteczkami samego środka powierzchniowo czynnego a cząsteczkami środka powierzchniowo czynnego i podfazy;

Rozpuszczalność surfaktantów w wodzie;

Właściwości chemiczne surfaktantów

Aby uzyskać folie o wysokiej doskonałości strukturalnej, konieczne jest kontrolowanie następujących parametrów:

napięcie powierzchniowe w monowarstwie i współczynnik przenikania charakteryzujący obecność defektów w LBF;

temperatura otoczenia, ciśnienie i wilgotność,

podfazy PH,

Szybkość osadzania filmu

Współczynnik ściśliwości dla przekrojów izoterm, zdefiniowany w następujący sposób:

gdzie (S, P) - współrzędne początku i końca liniowego odcinka izotermy.

6. Unikalne właściwości folii

Skoro już wiemy, jak uzyskać monowarstwę równomiernie zorientowanych cząsteczek na stałym podłożu, pojawia się pokusa podłączenia do niej źródła napięcia elektrycznego lub powiedzmy przyrządu pomiarowego. Następnie podłączamy te urządzenia bezpośrednio do końców poszczególnych cząsteczek. Do niedawna taki eksperyment był niemożliwy. Na monowarstwę można przyłożyć pole elektryczne i można zaobserwować przesunięcie pasm absorpcji optycznej substancji lub zmierzyć prąd tunelowy w obwodzie zewnętrznym. Podłączenie źródła napięcia do monowarstwy przez parę elektrod foliowych prowadzi do dwóch bardzo wyrazistych efektów (rys. 11). Po pierwsze, pole elektryczne zmienia położenie pasm absorpcyjnych światła przez cząsteczkę w skali długości fali. Jest to klasyczny efekt Starka (nazwany tak na cześć słynnego niemieckiego fizyka, który odkrył go w 1913 roku), który jednak ma w tym przypadku ciekawe cechy. Chodzi o to, że kierunek przesunięcia pasma absorpcji, jak się okazało, zależy od wzajemnej orientacji wektora pola elektrycznego i wewnętrznego momentu dipolowego cząsteczki. I do tego to prowadzi: dla tej samej substancji, a ponadto przy tym samym kierunku pola, pasmo absorpcji przesuwa się do obszaru czerwonego dla monowarstwy typu X i do niebieskiego - dla monowarstwy typu Z. Zatem kierunek przesunięcia pasma można wykorzystać do oceny orientacji dipoli w monowarstwie. Jakościowo ta sytuacja fizyczna jest zrozumiała, ale jeśli spróbujemy ilościowo zinterpretować przemieszczenia pasm, powstaje najbardziej interesujące pytanie, jak dokładnie pole elektryczne jest rozłożone wzdłuż złożonej cząsteczki. Teoria efektu Starka zbudowana jest na założeniu atomów i cząsteczek punktowych (jest to naturalne – wszak ich rozmiary są znacznie mniejsze niż długość, przy której zmienia się pole), tu podejście powinno być radykalnie inne i ma jeszcze nie został opracowany. Inny efekt polega na przejściu prądu tunelowego przez monowarstwę (mowa o mechanizmie kwantowo-mechanicznego przecieku elektronów przez barierę potencjału). W niskich temperaturach rzeczywiście obserwuje się prąd tunelowy przez monowarstwę Langmuira. Interpretacja ilościowa tego czysto kwantowego zjawiska powinna również uwzględniać złożoną konfigurację cząsteczki syreny. A co może dać połączenie woltomierza z monowarstwą? Okazuje się, że wtedy możliwe jest monitorowanie zmiany właściwości elektrycznych molekuły pod wpływem czynników zewnętrznych. Na przykład oświetleniu monowarstwy czasami towarzyszy zauważalna redystrybucja ładunku w każdej cząsteczce, która pochłonęła kwant światła. Jest to efekt tzw. transferu ładunku wewnątrzcząsteczkowego. Niejako kwant światła porusza elektronem wzdłuż cząsteczki, a to indukuje prąd elektryczny w obwodzie zewnętrznym. W ten sposób woltomierz rejestruje wewnątrzcząsteczkowy elektroniczny fotoproces. Ruch wewnątrzcząsteczkowy ładunków może być również spowodowany zmianą temperatury. W tym przypadku zmienia się całkowity elektryczny moment dipolowy monowarstwy, aw obwodzie zewnętrznym rejestrowany jest tzw. prąd piroelektryczny. Podkreślamy, że żadne z opisanych zjawisk nie jest obserwowane w filmach o losowym rozkładzie cząsteczek nad orientacjami.

Dziś w literaturze naukowej aktywnie dyskutuje się pytanie: czy można zrobić magnesy dwuwymiarowe? A w kategoriach fizycznych mówimy o tym, czy istnieje fundamentalna możliwość, że oddziaływanie molekularnych momentów magnetycznych znajdujących się na tej samej płaszczyźnie spowoduje spontaniczne namagnesowanie. Aby rozwiązać ten problem, do amfifilowych cząsteczek syren wprowadza się atomy metali przejściowych (na przykład manganu), a następnie metodą Blodgetta otrzymuje się monowarstwy, a ich właściwości magnetyczne bada się w niskich temperaturach. Pierwsze wyniki wskazują na możliwość uporządkowania ferromagnetycznego w układach dwuwymiarowych. I jeszcze jeden przykład pokazujący niezwykłe właściwości fizyczne filmów Langmuira. Okazuje się, że na poziomie molekularnym możliwe jest przenoszenie informacji z jednej monowarstwy na drugą, sąsiednią. Następnie sąsiednią monowarstwę można odłączyć i w ten sposób można uzyskać kopię tego, co zostało „zapisane” w pierwszej monowarstwie. Odbywa się to w następujący sposób. Załóżmy na przykład, że metodą Blodgetta uzyskaliśmy monowarstwę takich cząsteczek, które są zdolne do parowania - dimeryzacji - pod wpływem czynników zewnętrznych, na przykład wiązki elektronów (ryc. 13). Rozważymy niesparowane cząsteczki jako zera, a sparowane jedynki jako jednostki binarnego kodu informacyjnego. Za pomocą tych zer i jedynek można na przykład napisać tekst czytelny optycznie, ponieważ cząsteczki niesparowane i sparowane mają różne pasma absorpcji. Teraz nałożymy drugą monowarstwę na tę monowarstwę za pomocą metody Blodgett. Wtedy, ze względu na specyfikę oddziaływań międzycząsteczkowych, pary molekularne przyciągają dokładnie te same pary, a cząsteczki samotne preferują te samotne. W wyniku pracy tego „klubu zainteresowań” obraz informacyjny zostanie powtórzony na drugiej monowarstwie. Oddzielając górną monowarstwę od dolnej można uzyskać kopię. Taki proces kopiowania jest dość podobny do procesu replikacji informacji z cząsteczek DNA - strażników kodu genetycznego - do cząsteczek RNA, które przenoszą informację do miejsca syntezy białek w komórkach żywych organizmów.

Wniosek

Literatura

Folia jednowarstwowa Langmuir blogett

1. Blinov L.M. „Właściwości fizyczne i zastosowania struktur jedno- i wielocząsteczkowych Langmuira”. Postępy w chemii. t. 52, nr 8, s. 1263 ... 1300, 1983.

2. Blinov L.M. „Langmuir Films” Uspechi fizicheskikh nauk, t. 155, nr 3 s. 443...480, 1988.

3. Savon I.E. Praca dyplomowa // Badanie właściwości folii Langmuira i ich przygotowanie. Moskwa 2010 s. 6-14