Wilhelmy- és Langmuir-típusú filmmérlegek

Az előadások a következő témára: "Wilhelmy- és Langmuir-típusú filmmérlegek"— Előadás másolata:

1 Wilhelmy- és Langmuir-típusú filmmérlegek
FELÜLETI HÁRTYÁK (oldhatatlan monomolekulás filmek) Amfipatikus molekulákból létesül -Vízben való oldhatóság csekély -Terítés víz-levegő határfelületen filmmérlegben Wilhelmy- és Langmuir-típusú filmmérlegek

2 Langmuir-film balance

3 Komprimálás: felületi feszültség (γv) csökken (GIBBS-egyenlet), oldalnyomás (П) nő П = γv – γm γm: molekulás filmmel borított felszín felületi feszültsége Az oldalnyomás eredete: A kisebb felületi feszültségű folyadékfelszín igyekszik kiterjedni a nagyobb felületi feszültségű felület rovására (szabadenergia csökkenés)

4 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.

5 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

6 Oldalnyomás vs. terület izotermák (filmmérleg):
Gáz – folyadék – szilárd filmek a komprimálás során Molekula keresztmetszeti terület (Ak) meghatározása

7 Olajsav (cisz) és elaidinsav (transz):
egyetlen kettőskötés, 18 szénatomos karbonsavak (cisz-transz izomerek) Ak: 45 Å2 (cisz) és 21 Å2 (transz)

8 Langmuir-Blodgett filmek és rétegek (molekuláris és nanorészecskés)
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)

9 A nanorészecskés LB-filmek előnyös optikai tulajdonságai
Megnövelt transzmittancia: antireflexiós hatás Komplex szilika LB-film ( nm; d = 131 nm /mért) 1 2 3 4 5 2-rétegű szilika film üveg hordozón ( nm silica particles; d = 132 nm /mért) Megnövekedett transzmittancia: csökkenő fényszórás és/vagy gradiens törésmutató következménye. Hórvölgyi et al., Colloids Surfaces A: 278(1-3) (2006) 10

10 A szerkezetképzés gazdagsága
A rétegek azonos típusú részecskékből (mag-héj is lehet) épülnek fel (egy komponensű rétegek). 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.

11 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.