LB膜天平.pdf

维普资讯 18 第八卷 第五期 实验技术与管理 Vo1．8No．5 1091 LB膜 天 平 隋森 芳 吴 拌 王少鹏 (清华大学) 一 、 LB 膜及其发展 LB 膜是 Langmuir--Blodge~t膜的简称，它的历史很悠久，但直到七十年代 ， 人们才开始认识珂，它在基础与应用科学研究上，有重要的价值 。因为兼性有机分子在 气 ／液界面上，可 以展成膜，膜往往是单分子层的。 美国纽约通用 电气公司的兰格缪尔 (Langmuir)最早在 1917年的一篇论文 中， 介绍了膜天平，这种天平可 以探测分子的形状、大小及分子在气 ／液 界面 的有 序 性， 1920年，他还报导了把单分子层从气 ／液界面转移到固体底物上的实验 。详 细 地 描 述 单分子层转移技术的报告是在几年后，由他的学生 lBlodget~汝 士完成的。这种由气／ 液界面上的单层膜转移刭固体表面装配成的膜，后 来 称 之 为 Langmuir--Blodgett 膜，简称 LB 膜，而气 ／液界面上的单层膜通常称为Langmuir膜。在三十年代 ，兰格 缪尔 由于在单层膜领域的开刨性实验 和理论研究而获诺贝尔奖。 1928年，戈特 (Gorter)和格伦德尔 (Grende1)发现，从细胞中抽提出的脂类 物质铺在水面上，其厚度 刚好等于红细胞膜 自身厚度的一半。如果认为，水面上脂类膜 是单分子层的，则红细胞膜就是 由两层脂类分子构成的。这一结果对后来确立细胞膜的 结构有非常重要的意义 。 七十年代初，以 Kuhn 为代表的西德科学家开始在单分子层的组装及其能量转 移 方面，进行了基础性研究，代表着现代 LB 膜的研究方 向。 由于 LB 膜的组分可 以精 确地配 比，单分子层的结构和有序性可 以在膜天平上进行有效地控制，因此 ，LB 膜作 为超分子组装的一种技术，正在Bf起愈来愈多的物理学家，化学家、生物学家以及 电子 学专家 的重视 ，有关 LB 膜的专业 国际会议每两年举行一次 ，第 四届国际 LB 膜会议 于 1989年在 日本筑波举行 ，会上一个引人入胜的领域是功能单分子层的组装，如组装 高效有机光电子分子膜等等。可 以预期，LB 膜技术的发展，将为制造出能够完成一定 功能的分子水平上的超微型器件，即分子器件提供一条切实可行的途径。 =、LB 膜天平 图l是一个经典的 LB膜天平模式图。在一个惰性材料 (如聚四氟 乙烯)制成的浅 盘 K 中，装满水 (亚相)至边缘，XX 是放在水面上的档片，挡片同样用惰性材料制 做，可以在小面上移动。这样，挡片和盘的边缘围成一个面积 连续可 变 的：封 闭水域 维普资讯 LB 膜 天 平 XXAA。使用时，LB ~ XXAA 水域上铺展，表面压力的变化由 B检测。 我们实验室的LB膜天平是计算机控制的自动化程度较高的精密仪器，其主要功能 蘸有： 图 1 一种经典的 LB 膜天平的示意图 K 是水槽， XX 是挡片 B 是表面压力计 (一)单分子膜的压力测量及档片的控制。 (二)数据处理功能，包括： · 压力一面积关系，即 一A 曲线 ； ·分子组分一分子平均面积关系，印 X—A 曲线} · 压缩率一分子密度关系，即 K—p 曲线。 在实验 中我们发现，不可避免的微小振动会引起压力噪音 d 的存在，因而影响了 对膜性质的分析。为避免这个问题，我们定义了一个新的函数压缩角 ，用 代替 压 缩率 K，从而得到压缩角一分子密度的关系，即 一p 曲线。图 2表明， 可 以反 映 出 K 的所有有关膜相变的信息，而噪音 d 的影响显著减小。 (三)显示与绘制测量 曲线。 (四)膜