（精）lb膜天平

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1、维普资讯http://www.cqvip.com18第八卷第五期实验技术与管理Vo1．8No．51091LB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

2、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

3、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

4、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http://www.cqvip.comLB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

5、}·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)膜转移功能，包括垂直提拉和水平提拉两种操作。(五)温度控制与测量系统。三、LB膜的制备(一)适合制备LB膜的物质脂肪酸一类的两性分子具有亲水基团和疏水基团，并且难溶于水，是典型的能够形成LB膜的物质。这种分子在水／空气界面，表现出有序性，亲水基团伸入水中，非极性的疏

6、水基团伸入空气中。实际上，凡具有上述性质的分子，如磷脂、胆周醇、卟啉、某些蛋白质以及人工合维普资讯http://www.cqvip.com卖验技术与管理成的两性分子都可以形成LB膜。分：F的形状和极性对形成的LB膜的稳定性有很大me：DMPETemloe~ture：2‘7rl~te；90．49一目＼zEL景gj∞主宝暑0Den枷y(1ilole~zl~．／nm图2DMPE在25．7℃时的K—P、一P和一户曲线的比较．相变拐点用细直线标出。由图可以看出．庐比K的噪音减小，可以清晰地反映出相变信息。的影响。(二)单层膜的铺展把要铺展单层膜的物质RX溶于适当的、可挥发的有机溶剂中，再把溶液滴加在适当

7、的亚相上，待有机溶剂挥发以后，在亚相表面上就悬浮着一层RX分子，分子的极性集团X向下伸入亚相中，非极性的尾部R向上伸向空气中。由于该分子层的存在，使亚相的表面张力由。降低为，定义：=。一(1)在等温条件下，改变挡片的位置，并记录的变化。以对分子平均面积A作图，得到单层膜的一A曲线(等温线)。不同分子的一A曲线不一样。亚相的成分对单层膜的质量和性质有显著的影响，高纯化的超净水具有很高的表面张力，是最