发布时间 : 星期一 文章单分子膜上诱导沉积纳米金属银膜的研究 - 图文更新完毕开始阅读
天津大学颁』’学位论文用于制备ＬＢ膜的装置叫做ＬＢ系统，其ｌ二受组ＪＪ兑部分为：①水ｌ自ｉｉ？使膜腱，｝：的ＬＢ槽：（９用Ｊ二表面压缩的部件（挡板）：③测定农㈦Ｊｋ的电ｒ．人～ｔ：④一个沉积提拉机构；⑤一个电路控制反馈系统，以实现拉膜过程中表面肚噎定和单分子膜面积的自动调整。目前，市场上已有计算机控制的制备ＬＢ膜的成套设备出售。ｌ３３制各单分子膜的实验环境由于单分子膜只是一个分子层的厚度，极少量（零点几ｐｐｍ）的杂质就会使实验出现假象，导致错误结论。因此，单分子膜的制备环境要求十分严格。ＬＢ设备中与亚相直接接触的所有部件都应该由玻璃、聚四氟乙烯、不锈所用的水应该用石英器皿蒸馏两次以上或使用经Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ．Ｑ体系净化的高纯水。用离了：交换树脂得到的纯化水可能会引进有机杂质而不能使片ｊ。由１二子层之前必须使亚相的表面清洁。通常有两种清洁水面的有效方法：～是吸除是做空白展开实验，在没有加成膜物质时，１ｉ应该ｑ二成膜，即ｌｊ产生膜压。１．４单分，膜的状态！ｊ结构双亲性的有机分子在水面Ｅ铺展成单分子膜后，其分子既难向下溶于水，又小能向Ｅ挥发，只能在表面前后左右来回运动，即所有分子只能在。二维宅问１为１４酸在压缩膜时钢或铂金制造：成膜材料应使用高纯试剂；研究单分子层的整个体系应置于温度控制箱或空气是层流的通风橱里，以避开空气中的污染物质；操作要特别小心，拿取所有的材料必须要戴惰性手套。水的表面张力比一般的有机化合物高，水面很容易被污染，所以，在形成单分法，即用一吸管将液面上的物质吸走；二是采用Ｐｏｃｋｅｌｓ发明的刮膜法，即刖障片沿着液面从槽的一头刮到另一头，将表面上的杂质刮走。纯度的最终检验运动。在单分子膜构成的二维空间中，随着压力的增加，表面膜可呈现气态、液态和崮态，有时还存在着某些特殊的聚集状态。图３依次出现的各种膜状态【２…。天津大学硕士学位论文米域＼函矧ｃＡ／分子（固图１．３１４酸ｎ—Ａ曲线（１４℃，在０．１ｍｏｉ／ＬＨＣＩ溶液上铺展）Ｆｉｇ．１．３ｔｈｅｎ—Ａｃｕｒｖｅｏｆ１４一Ｃａｃｉｄ（１４。Ｃ．ｓｐｒｅａｄｅｄＯｉｌｔｈｅ０．１ｍｏｌ／ＬＨＣＩｓｏｌｕｔｉｏｎ）在表面膜中，如果每个成膜分子占的面积很火（一‘般大ｆ４０００Ａ２），巾Ｊ４｜｛应的表面压又很小（ＦＩ＜０ｌｄｙｎ／ｃｍ），这时分子本身的面积可以忽略不计，膜１］丁以在一定范围内任意扩张而不发生相变，形成气态膜，其状态方程为：兀Ａ＝ＫＴ兀为水表面与单分子膜的表面张力差，即表面压；Ａ是每个分子在水表面上所占的面积；Ｋ是玻尔兹曼常数；Ｔ是绝对温度。当分子所占的面积在Ｇ点以下时，ｎ随Ａ的减小而增加；当分子所占向积处于Ｇ—Ｉ之间时，ｎ保持不变，可以把它看作膜的饱和蒸气压，ＧＩ段代表两相处于平衡状态；到达ｌ点时若进～步压缩，得到的是液态膜还是固态膜，要视膜本身的性质而定。一些极性比较强的化合物，如液晶、油酸等可以形成典型的液态扩张膜（图３１中Ｉ．Ｈ段），随着压力的增加，膜中的分子由平躺在液面上逐渐变为垂直ｆ水平面。将液态扩张膜压缩到图３１中的Ｈ点以后，可以得到转变膜。转变膜是从液态扩张膜向液态凝聚膜转变的一个中问过渡状态，它的本质也是种液态天津大学硕士学位论文膜。若将转变膜继续压缩到图３１中的Ｒ点以后，ｎ—Ａ曲线接近为～条直线，表明形成了液态凝聚膜。如果继续压缩，可以得到压缩系数极小的固态膜。对于液态凝聚膜，由于其兀一Ａ关系接近一条直线，所以可以用下面的式』二柬表示Ａ＝ｂ—Ｃ兀式中，ｂ、Ｃ都是常数。固态膜的状态方程与液态凝聚膜一样，只是常数不同。实验表明，单分子膜的类型还与成膜分子的结构有关。对于直链酸、醇类化合物，只要大小合适，温度适当就可以得到上述各种聚集状态的单分子膜。对ｊ二结构比较复杂的化合物，其成膜类型也更加复杂。另外，碳氢链的构型、成膜分子的电离都会对成膜类型有影响。１．５ＬＢ膜的表征无论是Ｌａｎｇｍｕｉｕ单分子膜还是ＬＢ膜，要想深入地了解它１ｆｊ的微观结构和宏脱性质之ｆｕＪ的关系，都需要采用各种实验手段。８０多年求，人们已经＿ｆ｝｛累厂火量的实验数据。许多现代化的物理、化学、电￣『二学和分ｆ动力学实验分析技术都被应用到ＬＢ膜的研究中。如利月ｊ表面增强共振拉曼光谱（ＳＥＲＲＳ）来研究ＬＢ膜的能量转移与光增强机理口５。２…；通过微秒时间分辨荧光光谱来研究膜内给体与受体分子之间快速能量转移机制【２９３２１；采用偏振光谱确定单分ｆ膜系内染料分子生色团的取向［３３．３４ｊ；借助紫外．司见光潜和荧光光谱呵以确认Ｊ．或Ｈ一聚集体的存在及ＬＢ膜的准晶体性质；傅立叶变换红外（ＦＴ．ＩＲ）、掠角红外光曙技术（ＧＩＲ）和衰减全反式技术（ＡＴＲ）也用来测定膜内分子排列的取向：散射光谱则可以研究ＬＢ膜的密度、弹性常数及声波的各向异性。透射电子显微镜（ＴＥＭ）ｉ３ｓ－３ｖｌ、扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）ｍ埽口８０年代后期在隧道显微镜基础上发展起来的原子力显微镜（ＡＴＭ）””“Ｉ，克服了一般电镜或光谱分析手段均不能在实空问环境条件Ｆ、从分子水平上对ＬＢ膜的结构和形态进行直接的观察的缺点，已成功地用于直接观察ＬＢ膜的微畴结构和分ｆ形貌，是观测ＬＢ膜形貌的最有力的］一具。近年来，随着偏振紫外、稳态和时间分辨荧光、ＦＴ—ＩＲ和拉曼光谱等灵敏度的提高，刁ｉ仅使其可在通常的温度和压力条件下对样品进行非破坏性的测定，对１—３纳米厚度的单分子膜得到分辨率高、波数精度好的高质量图谱，１伯日．刈以得到关＝｜二ＬＢ膜中疏水的碳氢长链和亲水部分（羧基、氨基等头基及７ｔ－色团）的分予取向、碳氢链的结构和亚晶胞排列、生色团构象、分子高次结构、查堡查兰里圭堂！！．丝茎电子结构以及化学键、第一层单分子膜与基底表面之间的相互作用等有用的结构信息。除此以外，删卜ＬＢ膜的分析技术还包括：透射光谱（ＴＡ）、反剩吸收兜堵（ＲＡ）、表面衰减全反射谱∽。…、椭圆偏振测量术（Ｅ１］ｉｓｏｍｅｔｒｙ）１４６１、电ｒ自旋共振ＣＥＳＲ）［４７，４ｓｌ红外二极性（１ＲＤｉｃｈｒｏｉｓｍ）、偏振调制红外反射吸收光谱”…、表面膜电位、极性共振拉曼谱、灾光皿微镜、备利?衍射技术（例蛐小角ｘ一射线行亍射㈣“５、中了衍射、电ｆｆ｝，射【吲和ｆ司步ｊＪｕ速ｘ．射线衍刺ｍ叫）、Ｘ一刺线光电子能谱（ＸＰＳ）【５。５”、二ｉ次离予质谱、光声光谱等。随着现代实验技术的迅速发展和在ＬＢ膜领域的应用，使人们对ＬＢ膜的做结构和微环境有Ｊ，较为；ｔ；｜｛入的认识，其研究结果农明，砌体农向的ＬＢ膜』Ｉ有ｆ每度的有序性，表现出晶体的特征。１．６ＬＢ膜的应用ＬＢ膜具有超薄ｔ数埃至数十埃）、均匀、厚度及分子层数精确可控、高１．６．１在化学中的应用化学家对ＬＢ膜内的化学反应产生浓厚的兴趣，并利用ＬＢ膜来研究有序介质中的化学问题，ＬＢ膜中化学反应的研究将使我们对化学反应有…个更深刻的ｒ解。ＬＢ膜化学过程在吸附层、线性和～维交联高分子、氧化还原系统、表向催化、有机导体以及太阳能转化和应用等方面应用潜力巨大，正引起人们越来越多的注意。在物理学上，ＬＢ膜被广泛用ｊ二低维物理研究的模型和低维物理器件的制ｊ维导电膜、ＬＢ膜超薄绝缘层、ＬＢ膜在液晶中的应用；还有ＬＢ膜雨：｛Ｆ线性光学ＬＢ膜、红外敏感ＬＢ膜、气敏ＬＢ膜以及仿生ＬＢ膜传感器。度的各向异性、对衬底无损伤等特点，而且通过聚合可以改善其热稳定性和机械稳定性，并可能改变其某些电学、光学性能，这通常是无机材料所不能达到的。因此ＬＢ膜在化学、物理学、生物学、电子学、传感器技术等领域有』。阔的应用前景［５９．６０】。１．６．２在物理学上的应用作，存半导体技术、非线性光学材料以及热电、铁电材料方面应用前景广阔。如多层ＬＢ膜的无源应用，包括电子束刻蚀用的ＬＢ膜、ＬＢ膜润滑层、分严导线‘ｉ仃源器件中的应用，包括光电转换ＬＢ膜、电光转换ＬＢ膜、光敏受色ＬＢ膜、