FELÜLETI HÁRTYÁK
(oldhatatlan monomolekulás filmek) Amfipatikus molekulákból létesül -Vízben való oldhatóság csekély
-Terítés víz-levegő határfelületen filmmérlegben
Wilhelmy- és Langmuir-típusú filmmérlegek
Langmuir-film balance
Komprimálás:
felületi feszültség (γv) csökken (GIBBS-egyenlet), oldalnyomás (П) nő
П = γv – γm
γm: molekulás filmmel borított felszín felületi feszültsége
A kisebb felületi feszültségű folyadékfelszín
igyekszik kiterjedni a nagyobb felületi feszültségű felület rovására (szabadenergia csökkenés)
Az oldalnyomás eredete:
Kámfortánc (demonstráció)
Analógia 3D gázok összenyomásával
A filmképző anyag ideális viselkedése esetén a
monomolekulás film állapotegyenlete, mely a tökéletes gázokra vonatkozó egyenlet kétdimenziós megfelelője:
ПAm = RT, Am: a filmet alkotó anyag moláris felületigénye
(Levezethető a Sziszkowszki- és a Gibbs-egyenlet összevetése alapján:)
Egyes fehérjékre, kis oldalnyomásoknál teljesül.
A filmet alkotó molekulák kölcsönhatása általában nem hagyható figyelmen kívül:
-Kondenzált (sztearinsav), expandált (mirisztinsav) és gáz filmek keletkezése
-Kohézió az apoláris láncok között, taszítás a poláris fejcsoportok között
Oldalnyomás vs. terület izotermák (filmmérleg):
Gáz – folyadék – szilárd filmek a komprimálás során
Molekula keresztmetszeti terület (Ak) meghatározása
Olajsav (cisz) és elaidinsav (transz):
egyetlen kettőskötés, 18 szénatomos karbonsavak (cisz-transz izomerek)
Ak: 45 Å2 (cisz) és 21 Å2 (transz)
Jelentőség
-Molekuláris kölcsönhatások, fázisátalakulások
tanulmányozása (biológiai jelentőség: fél sejt membrán) -Kiegészítő vizsgálatok: nagyléptékű szerkezet
tanulmányozása (fluoreszcencia és Brewster-szög mikroszkópia, pásztázó szögű reflektometria, stb.)
Langmuir-Blodgett filmek és rétegek (molekuláris és nanorészecskés)
2-rétegű szilika film üveg hordozón (79 + 79 nm silica particles; d = 132 nm /mért)
Komplex szilika LB-film (79 + 48 + 24 + 21 nm;
d = 131 nm /mért)
A nanorészecskés LB-filmek előnyös optikai tulajdonságai Megnövelt transzmittancia: antireflexiós hatás
Megnövekedett transzmittancia: csökkenő fényszórás és/vagy gradiens törésmutató következménye.
Hórvölgyi et al., Colloids Surfaces A: 278(1-3) (2006) 10
21 4 3 5
A rétegek (kémiai összetételben vagy felületi tulajdonságban) különböző
részecskékből épülnek fel (kevert rétegek).
Az LB-film különböző típusú rétegekből épül fel (kevert v. összetett filmek), etc.
A szerkezetképzés gazdagsága
A rétegek azonos típusú részecskékből (mag-héj is lehet) épülnek fel (egy komponensű rétegek).
Az amfipatikus molekulák szerkezetképzése meghatározó módon függ a szubsztrátum és a fejcsoportok hidrofilitásától (polaritásától).
Az Y-típusú szerkezet hidrofil szubsztrátum és igen hidrofil fejcsoport esetén keletkezik. A kezdő lépés a lemezke kihúzása a folyadékból, aminek eredményeképpen hidrofóbbá válik a felület és újra bemerítve az amfipatikus molekulákkal borított felszínbe kiépül a második réteg.
Jelentősége a pl. a szenzorikai alkalmazásban lehet.
