工作原理

位于(yu)氣-液(ye)或液(ye)-液(ye)界(jie)面處(chu)不(bu)可(ke)溶的(de)(de)功能(neng)性(xing)分子(zi)、納(na)米(mi)顆粒、納(na)米(mi)線或微粒所形成(cheng)的(de)(de)單分子(zi)層可(ke)定義為(wei)Langmuir膜。這(zhe)些分子(zi)能(neng)夠在(zai)界(jie)面處(chu)自由移(yi)動，具有較強的(de)(de)流(liu)動性(xing)，易于(yu)控制其堆積(ji)密度，研究單分子(zi)層的(de)(de)行為(wei)。將材料沉積(ji)在(zai)淺池（稱頂槽）中的(de)(de)水亞(ya)相(xiang)上，可(ke)以(yi)(yi)(yi)得到(dao)Langmuir膜。在(zai)滑障的(de)(de)作用下，單分子(zi)層可(ke)以(yi)(yi)(yi)被壓(ya)縮。表面壓(ya)力即(ji)堆積(ji)密度可(ke)以(yi)(yi)(yi)通過Langmuir膜分析儀(yi)的(de)(de)壓(ya)力傳感器進行控制。

在(zai)進行典(dian)型的(de)等溫壓(ya)縮測試(shi)時，單分(fen)(fen)子層(ceng)先從(cong)二(er)維的(de)氣相(xiang)(xiang)(G)轉變(bian)到(dao)液相(xiang)(xiang)(L)最后形成有序的(de)固(gu)相(xiang)(xiang)(S)。在(zai)氣相(xiang)(xiang)中，分(fen)(fen)子間(jian)的(de)相(xiang)(xiang)互作用力比較弱；當(dang)表(biao)面積(ji)減小，分(fen)(fen)子間(jian)的(de)堆積(ji)更為(wei)緊(jin)密，并開始(shi)發生相(xiang)(xiang)互作用；在(zai)固(gu)相(xiang)(xiang)時，分(fen)(fen)子的(de)堆積(ji)是有序的(de)，導致表(biao)面壓(ya)迅速增大(da)。當(dang)表(biao)面壓(ya)達到(dao)最大(da)值即塌縮點(dian)后，單分(fen)(fen)子層(ceng)的(de)堆積(ji)不(bu)再可控。

圖1單分子(zi)層膜狀態受表面(mian)壓力增加(jia)的(de)影(ying)響

LB膜沉(chen)積(ji)過程是將(jiang)樣品(pin)從單分子(zi)層(ceng)中垂直拉出（圖2a），通過反(fan)復沉(chen)積(ji)技(ji)術可制(zhi)備多層(ceng)LB膜（圖2b），親(qin)水(shui)性及疏水(shui)性樣品(pin)均可在(zai)液相(xiang)或氣相(xiang)中沉(chen)積(ji)為(wei)單分子(zi)層(ceng)。

圖2(a).LB沉積(ji)過程示(shi)意圖；(b).多(duo)層單分子膜的(de)制備

交替(ti)型LB膜分(fen)(fen)(fen)析儀(yi)的(de)鍍(du)(du)膜過(guo)程如(ru)圖(tu)(tu)3所(suo)示(shi)。當使用(yong)兩個(ge)(ge)單(dan)分(fen)(fen)(fen)子(zi)層(ceng)(ceng)壓縮沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)池(chi)和(he)一(yi)(yi)個(ge)(ge)空(kong)白沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)池(chi)時，可(ke)實現(xian)交替(ti)鍍(du)(du)膜，浸漬過(guo)程可(ke)在3個(ge)(ge)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)池(chi)中選擇任(ren)意路徑多次(ci)循(xun)環（圖(tu)(tu)3a）；在共同的(de)亞相(xiang)（淺藍色）上方(fang)，有兩種不同的(de)單(dan)分(fen)(fen)(fen)子(zi)層(ceng)(ceng)（紫色和(he)深藍色）（圖(tu)(tu)3b）；上臂(bei)(bei)將樣品(pin)向(xiang)下(xia)通(tong)過(guo)單(dan)分(fen)(fen)(fen)子(zi)膜，由下(xia)臂(bei)(bei)接住樣品(pin)。沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)循(xun)環也(ye)可(ke)從亞相(xiang)開始，進(jin)行第一(yi)(yi)層(ceng)(ceng)鍍(du)(du)膜（圖(tu)(tu)3c）；下(xia)臂(bei)(bei)可(ke)根據(ju)需要(yao)旋轉到另一(yi)(yi)單(dan)分(fen)(fen)(fen)子(zi)層(ceng)(ceng)的(de)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)池(chi)或空(kong)白沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)池(chi)中，改變沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)池(chi)（圖(tu)(tu)3d）；下(xia)臂(bei)(bei)提(ti)起(qi)樣品(pin)，傳遞給上臂(bei)(bei)（樣品(pin)從任(ren)意一(yi)(yi)側(ce)通(tong)過(guo)兩個(ge)(ge)單(dan)分(fen)(fen)(fen)子(zi)層(ceng)(ceng)中任(ren)意一(yi)(yi)個(ge)(ge)），進(jin)行第二(er)層(ceng)(ceng)鍍(du)(du)膜（圖(tu)(tu)3e）。

圖3(a).交替(ti)沉積(ji)池(chi)構造示意；(b).樣品(pin)在在夾(jia)具上；(c).第一(yi)層(ceng)鍍(du)膜；(d).改變沉積(ji)池(chi)；(e).第二層(ceng)鍍(du)膜