М. В. Ломоносова Кафедра коллоидной химии Кафедра информационных технологий Киселев В. Я., Комаров В. М. Адсорбция на границе раздела «твердое тело раствор» Учебное пособие
жүктеу/скачать 2.29 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1-барьер; 2-блок; 3-груз; 4-механизм подъема и опускания; 5-поверхность.
- - азофрагмент - эфирные группы
7.3. Пленки Ленгмюра-БлоджеттЗаслуга в установлении мономолекулярной природы слоев на границе раздела «жидкость – газ» принадлежит лауреату Нобелевской премии Ленгмюру, который первый перенес монослои поверхностно-активного вещества с поверхности воды на твердые подложки. В дальнейшем Блоджетт усовершенствовала методику получения моно- и мультимолекулярных слоев ПАВ и разработала технологию переноса их на твердую поверхность. Taк родилось «молекулярное зодчество», которое в настоящее время широко используется при молекулярном (надмолекулярном) конструировании, «молекулярной инженерии», молекулярной и биоподражательной электронике, создании "синтетических" организмов, а также создании молекулярного ансамбля с заранее заданной архитектурой для определенных электрических и оптических характеристик. В качестве таких молекул широко используются жирные кислоты и их соли (мыла), эфиры, фосфолипиды для получения биослойных мембран, красители, ароматические соединения слоистой структуры и автокомплексы. Суть метода создания пленок Ленгмюра-Блоджетт на водной поверхности состоит в том, что с помощью плавучего барьера происходит уменьшение площади поверхности, занимаемой ПАВ. При этом дифильные молекулы ПАВ структурируются из газообразных пленок (I стадия) в жидкие (2 стадия) и жидкокристаллические (3 стадия) (рис. 23) Стадия 1 Стадия 2     
2        
       
3  
     Стадия III
         5
Рис. 23. Ориентация молекул ПАВ на поверхности воды в зависимости от площади, занятой монослоем (метод Ленгмюра) 1-барьер; 2-блок; 3-груз; 4-механизм подъема и опускания; 5-поверхность. Последовательность фазовых переходов или полиморфизм монослоев исследуют, наблюдая за соотношением между величиной поверхностного давления (π) и площадью (S), приходящейся на одну молекулу монослоя. На рис. 24 показан сложный пример полиморфизма азокрасителя, при этом конформационное состояние молекулы меняется по мере увеличения поверхностного давления. Дальнейшее увеличение поверхностного давления приводит к “сминанию” монослоев или коллапсу и может образоваться двух, трех и четырехслойная структура.
 
 
  
- азофрагмент
- эфирные группы
-  углеводородная цепочка
Рис. 24. Полиморфизм монослоев ПАВ азокрасителя Перемещением (мм в минуту) твердой поверхности (5) (рис. 23, стадия 3) через поверхность монослоев опусканием или подниманием обеспечивается различная ориентация ПАВ, изображенная на рис. 25. Обычно различают три типа слоев: два полярных X и Z и один симметричный, неполярный слой Y. X  Y Z
         
               
           
       
         
Рис. 25. Типы мультислоев ПАВ на твердой поверхности. Рентгеновские и электроннографические методы контроля показали, что ленгмюровские пленки на твердых поверхностях зачастую имеют твердокристаллическую структуру заранее заданной толщины и ориентации. Качество пленок зависит от чистоты взятых компонентов, значения рН буферного раствора, температуры эксперимента и состояния подложки. Стабильные мономолекулярные слои на твердой подложке получают методом адсорбции ПАВ из жидкой фазы, а также из смеси ПАВ, красителей методом "вымывания" селективными растворителями из монослоя молекул красителя с целью получения скелетизированного монослоя (рис. 26 ) Смешанный монослой Монослой из ПАВ   + растворитель,
         вымывающий
краситель
 
Рис. 26. Схема создания скелетизированного монослоя M  oно- и мультислои зачастую получают контактным методом с использованием гибких полимерных пленок (рис. 25).
 
 
                     
      
Рис. 27. Иллюстрация принципа отрыва (1) и контактного (2) нанесения монослоя. В зависимости от природы ПАВ, его размера, формы, катиона металла, плотности упаковки, количества мультислоев наблюдаются изменения электропроводности, диэлектрических характеристик, туннельный эффект, волновые свойства, показатель преломления, дихроизм красителей, пиро- и пьезоэффекты, фотопроводимостъ, фото ЭДС, фотохимические реакции, которые в настоящее время находят широкое применение в электронной промышленности.
жүктеу/скачать 2.29 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1
мН/м
