工作原理

位于氣-液或液-液界(jie)面(mian)處(chu)不(bu)可(ke)溶(rong)的功能性(xing)分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)、納米顆粒(li)、納米線(xian)或微(wei)粒(li)所形成的單分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)層可(ke)定義為Langmuir膜。這些分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)能夠在界(jie)面(mian)處(chu)自由(you)移動，具有(you)較強的流動性(xing)，易于控制(zhi)其堆(dui)積(ji)密度，研究(jiu)單分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)層的行為。將材料(liao)沉積(ji)在淺池（稱頂槽）中的水亞相上，可(ke)以(yi)得到Langmuir膜。在滑障(zhang)的作用下，單分(fen)(fen)子(zi)(zi)(zi)層可(ke)以(yi)被壓(ya)縮。表面(mian)壓(ya)力即堆(dui)積(ji)密度可(ke)以(yi)通(tong)過Langmuir膜分(fen)(fen)析儀的壓(ya)力傳感器進行控制(zhi)。

在進(jin)行典型的(de)(de)等溫壓(ya)縮測試時，單(dan)分(fen)子層先從二維的(de)(de)氣相(xiang)(xiang)(G)轉變到液相(xiang)(xiang)(L)最后形(xing)成有(you)(you)序的(de)(de)固(gu)相(xiang)(xiang)(S)。在氣相(xiang)(xiang)中，分(fen)子間(jian)的(de)(de)相(xiang)(xiang)互(hu)作用力比較弱；當(dang)表面(mian)積減(jian)小，分(fen)子間(jian)的(de)(de)堆積更為緊密(mi)，并開始發生相(xiang)(xiang)互(hu)作用；在固(gu)相(xiang)(xiang)時，分(fen)子的(de)(de)堆積是(shi)有(you)(you)序的(de)(de)，導致(zhi)表面(mian)壓(ya)迅速增(zeng)大(da)。當(dang)表面(mian)壓(ya)達到最大(da)值(zhi)即塌縮點后，單(dan)分(fen)子層的(de)(de)堆積不(bu)再(zai)可控(kong)。

圖1單分子層膜狀態受表面壓力增加的影(ying)響(xiang)

LB膜(mo)沉(chen)積(ji)過程(cheng)是將(jiang)樣(yang)品從單(dan)分子(zi)層(ceng)中垂直拉(la)出(chu)（圖2a），通過反復(fu)沉(chen)積(ji)技術可(ke)制備多層(ceng)LB膜(mo)（圖2b），親水(shui)性(xing)(xing)及疏水(shui)性(xing)(xing)樣(yang)品均(jun)可(ke)在液相或氣(qi)相中沉(chen)積(ji)為單(dan)分子(zi)層(ceng)。

圖(tu)(tu)2(a).LB沉積過程示意圖(tu)(tu)；(b).多層單分子膜的制(zhi)備

交替(ti)型LB膜分(fen)析儀的鍍(du)(du)(du)膜過(guo)程如圖(tu)(tu)(tu)(tu)3所(suo)示(shi)。當使用兩(liang)個(ge)(ge)單(dan)分(fen)子(zi)(zi)層壓縮沉(chen)(chen)積(ji)(ji)池和一(yi)個(ge)(ge)空白沉(chen)(chen)積(ji)(ji)池時，可(ke)(ke)實現交替(ti)鍍(du)(du)(du)膜，浸漬(zi)過(guo)程可(ke)(ke)在3個(ge)(ge)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)池中選擇任(ren)(ren)意(yi)(yi)路徑(jing)多次循(xun)環（圖(tu)(tu)(tu)(tu)3a）；在共同(tong)的亞相（淺藍色）上(shang)方(fang)，有兩(liang)種不同(tong)的單(dan)分(fen)子(zi)(zi)層（紫色和深藍色）（圖(tu)(tu)(tu)(tu)3b）；上(shang)臂將樣(yang)品(pin)向下(xia)通過(guo)單(dan)分(fen)子(zi)(zi)膜，由下(xia)臂接住(zhu)樣(yang)品(pin)。沉(chen)(chen)積(ji)(ji)循(xun)環也可(ke)(ke)從(cong)亞相開始，進行第一(yi)層鍍(du)(du)(du)膜（圖(tu)(tu)(tu)(tu)3c）；下(xia)臂可(ke)(ke)根據需要旋轉到另(ling)一(yi)單(dan)分(fen)子(zi)(zi)層的沉(chen)(chen)積(ji)(ji)池或(huo)空白沉(chen)(chen)積(ji)(ji)池中，改變沉(chen)(chen)積(ji)(ji)池（圖(tu)(tu)(tu)(tu)3d）；下(xia)臂提起樣(yang)品(pin)，傳遞(di)給上(shang)臂（樣(yang)品(pin)從(cong)任(ren)(ren)意(yi)(yi)一(yi)側通過(guo)兩(liang)個(ge)(ge)單(dan)分(fen)子(zi)(zi)層中任(ren)(ren)意(yi)(yi)一(yi)個(ge)(ge)），進行第二層鍍(du)(du)(du)膜（圖(tu)(tu)(tu)(tu)3e）。

圖3(a).交替沉(chen)積池構造示意；(b).樣品在在夾具上；(c).第(di)一(yi)層(ceng)鍍膜(mo)(mo)；(d).改變沉(chen)積池；(e).第(di)二層(ceng)鍍膜(mo)(mo)