LB膜沉積過程

 工作原理

位于氣-液或液-液界面處不可溶的功能性分子、納米顆粒、納米線或微粒所形成的單分子層可定義為Langmuir膜。這些分子能夠在界面處自由移動，具有較強的流動性，易于控制其堆積密度，研究單分子層的行為。將材料沉積在淺池（稱頂槽）中的水亞相上，可以得到Langmuir膜。在滑障的作用下，單分子層可以被壓縮。表面壓力即堆積密度可以通過Langmuir膜分析儀的壓力傳感器進行控制。

在進行典型的等溫壓縮測試時，單分子層先從二維的氣相(G)轉變到液相(L)最后形成有序的固相(S)。在氣相中，分子間的相互作用力比較弱；當表面積減小，分子間的堆積更為緊密，并開始發生相互作用；在固相時，分子的堆積是有序的，導致表面壓迅速增大。當表面壓達到最大值即塌縮點后，單分子層的堆積不再可控。

圖1 單分子層膜狀態受表面壓力增加的影響

LB膜沉積過程是將樣品從單分子層中垂直拉出（圖2a），通過反復沉積技術可制備多層LB膜（圖2b），親水性及疏水性樣品均可在液相或氣相中沉積為單分子層。

圖2 (a). LB沉積過程示意圖；(b). 多層單分子膜的制備

交替型LB膜分析儀的鍍膜過程如圖3所示。當使用兩個單分子層壓縮沉積池和一個空白沉積池時，可實現交替鍍膜，浸漬過程可在3個沉積池中選擇任意路徑多次循環（圖3a）；在共同的亞相（淺藍色）上方，有兩種不同的單分子層（紫色和深藍色）（圖3b）；上臂將樣品向下通過單分子膜，由下臂接住樣品。沉積循環也可從亞相開始，進行第一層鍍膜（圖3c）；下臂可根據需要旋轉到另一單分子層的沉積池或空白沉積池中，改變沉積池（圖3d）；下臂提起樣品，傳遞給上臂（樣品從任意一側通過兩個單分子層中任意一個），進行第二層鍍膜（圖3e）。

圖3 (a). 交替沉積池構造示意；(b). 樣品在在夾具上；(c). 第一層鍍膜；(d). 改變沉積池；(e). 第二層鍍膜