LB膜分析仪及其工作原理

LB(Langmuir-Blodgett)膜分析仪为一款单分子层膜的制备和表征设备,是LB膜的沉积领域应用最广泛的一款全球领先设备。LB膜分析仪配备了镀膜井和镀膜头,在所需的堆积密度下,镀膜头可以用来将Langmuir膜转移到固体基材上,镀膜井可以在Langmuir膜下为固体样品提供空间。将Langmuir膜转移到样品上,密度,厚度及均匀性等性质将会保留,从而实现了制备不同组成的多分子层结构的可能。

其他有机薄膜沉积技术相比,LB沉积方法受功能性分子的分子结构限制影响很小,这意味着LB技术是唯一能够进行自下向上的一种组装方法。根据生产厂家的不同,LB膜分析仪的种类不同,但总体说来,LB膜分析仪包含以下几种:常规型(超小型,小型,中型,大型,液-液,高压缩比型)、常规交替型、大型交替型、缎带式、配置显微镜窗口型(小型正置,中型正置,中型倒置,高压缩比正置,高压缩比倒置)、Langmuir-Schaefer型(小型,中型,大型)。

工作原理

位于气-液或液-液界面处不可溶的功能性分子、纳米颗粒、纳米线或微粒所形成的单分子层可定义为Langmuir膜。这些分子能够在界面处自由移动,具有较强的流动性,易于控制其堆积密度,研究单分子层的行为。将材料沉积在浅池(称顶槽)中的水亚相上,可以得到Langmuir膜。在滑障的作用下,单分子层可以被压缩。表面压力即堆积密度可以通过Langmuir膜分析仪的压力传感器进行控制。

在进行典型的等温压缩测试时,单分子层先从二维的气相(G)转变到液相(L)最后形成有序的固相(S)。在气相中,分子间的相互作用力比较弱;当表面积减小,分子间的堆积更为紧密,并开始发生相互作用;在固相时,分子的堆积是有序的,导致表面压迅速增大。当表面压达到最大值即塌缩点后,单分子层的堆积不再可控。

单分子层膜状态受表面压力增加的影响。LB膜沉积过程是将样品从单分子层中垂直拉出,通过反复沉积技术可制备多层LB膜,亲水性及疏水性样品均可在液相或气相中沉积为单分子层。

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