Монослой - Monolayer - Wikipedia

А монослой представляет собой единый, плотно упакованный слой атомы, молекулы,^[1] или клетки. В некоторых случаях его называют самоорганизующийся монослой. Монослои слоистых кристаллов типа графен и дисульфид молибдена обычно называются 2D материалы.

Химия

Схема амбифильных молекул, плавающих на поверхности воды.

А Монослой Ленгмюра или нерастворимый монослой представляет собой слой нерастворимого органического материала толщиной в одну молекулу, нанесенный на водный субфаза в Желоб Ленгмюра-Блоджетт. Традиционные соединения, используемые для приготовления Langmuir монослои амфифильный материалы, обладающие гидрофильный головная группа и гидрофобный хвост. С 1980-х годов для получения монослоев Ленгмюра использовалось большое количество других материалов, некоторые из которых являются полуамфифильными, включая полимерные, керамические или металлические наночастицы и макромолекулы Такие как полимеры. Монослои Ленгмюра широко изучаются для изготовления Фильм Ленгмюра-Блоджетт (Пленки ЛБ), которые образованы перенесенными монослоями на твердую подложку. А Гиббс монослой или растворимый монослой - это монослой, образованный соединением, которое растворимо в одной из фаз, разделенных интерфейс на котором формируется монослой.

Время формирования

В время образования монослоя или же монослойное время - это время, необходимое в среднем для того, чтобы поверхность была покрыта адсорбатом, например кислородом, прилипшим к свежему алюминию. Если адсорбат имеет единицу коэффициент прилипания, так что каждая молекула, которая достигает поверхности, прилипает к ней без повторного испарения, тогда время монослоя очень приблизительно:

${\displaystyle t={\frac {3\times 10^{-4}\,\mathrm {Pa} \times \mathrm {s} }{P}}}$

куда т время и п это давление. Покрытие поверхности при давлении 300 мкПа (2 × 10⁻⁶ Торр).

Монослойные фазы и уравнения состояния

Монослой Ленгмюра можно сжимать или расширять, изменяя его площадь движущимся барьером на весах из пленки Ленгмюра. Если во время сжатия измеряется поверхностное натяжение границы раздела, a изотерма сжатия получается. Эта изотерма показывает изменение поверхностного давления (${\displaystyle \Pi =\gamma ^{o}-\gamma }$, куда ${\displaystyle \gamma ^{o}}$ - поверхностное натяжение границы раздела до образования монослоя) с площадью (обратной величине поверхностной концентрации ${\displaystyle \Gamma ^{-1}}$). Это аналогично 3D-процессу, в котором давление варьируется в зависимости от объем.

Разнообразие двумерных фазы могут быть обнаружены, каждый разделен фаза перехода. Во время фазового перехода давление на поверхности не меняется, но изменяется площадь, как и при обычных фазовых переходах, объем изменяется, а давление - нет. 2D-фазы в порядке возрастания давления:

• Двумерный газ: есть несколько молекул на единицу площади, и они имеют мало взаимодействий, поэтому аналогично уравнения состояния для трехмерных газов можно использовать: закон идеального газа ${\displaystyle \Pi A=RT}$, куда ${\displaystyle A}$ площадь на моль. По мере увеличения приземного давления необходимы более сложные уравнения (Ван-дер-Ваальс, вириал ...)
• Вспученная жидкость
• Сжатая жидкость
• Твердый

Если площадь еще больше уменьшается после достижения твердой фазы, происходит схлопывание, монослой разрывается и образуются растворимые агрегаты и мультислои.

Монослои Гиббса также подчиняются уравнениям состояния, которые можно вывести из Изотерма Гиббса.

• Для очень разбавленных растворов ${\displaystyle \gamma =\gamma _{o}-mC}$, через изотерму Гиббса достигается другой аналог закона идеального газа ${\displaystyle \Pi =\Gamma RT}$
• Для более концентрированных растворов и применения изотермы Ленгмюра ${\displaystyle \Gamma =\Gamma _{\max }{\frac {C}{a+C}}}$, таким образом ${\displaystyle \Pi =\Gamma _{\max }RT\left(1+{\frac {C}{a}}\right)}$

Приложения

Монослои имеют множество применений как на межфазной границе воздух-вода, так и на межфазной границе воздух-твердое тело.

Монослои наночастиц можно использовать для создания функциональных поверхностей, которые обладают, например, антибликовыми или супергидрофобными свойствами.^[2][3]

Монослои часто встречаются в биология. А мицелла является монослоем, а фосфолипид липидный бислой структура биологические мембраны технически два монослоя. Монослои Ленгмюра обычно используются для имитации клеточной мембраны для изучения эффектов фармацевтических препаратов или токсинов.^[4]

В культура клеток Монослой относится к слою клеток, в котором ни одна клетка не растет поверх другой, но все растут бок о бок и часто соприкасаются друг с другом на одной и той же поверхности роста.

Смотрите также

• Фильм Ленгмюра-Блоджетт
• Желоб Ленгмюра-Блоджетт
• Самособирающийся монослой
• Монослои, подавляющие испарение

Рекомендации

1. Тер Минасян-Сарага, Л. (1994). «Тонкие пленки, включая слои: терминология, связанная с их приготовлением и характеристиками (Рекомендации IUPAC 1994)» (PDF). Чистая и прикладная химия. 66 (8): 1667–1738 (1672). Дои:10.1351 / pac199466081667. S2CID  95035065.
2. «Функциональные наноразмерные покрытия и покрытия из наночастиц - Biolin Scientific». Биолин Научный. Получено 2017-08-03.
3. «Влияние термического разделения олеиновой кислоты на свойства растворов квантовых точек и оптоэлектроника их ленгмюровских монослоев - BioNanoScience». БиоНаноСайенс. Дои:10.1007 / s12668-017-0412-4.
4. «Взаимодействие биомолекул в моделях клеточных мембран» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-08-03. Получено 2017-08-03.

внешняя ссылка

• «Монослой». Сборник химической терминологии ИЮПАК. Золотая книга. ИЮПАК. 2009. Дои:10.1351 / goldbook.M04015. ISBN  978-0-9678550-9-7.
• Монослой
• Ирвинг Ленгмюр демонстрирует приготовление монослоев на поверхности воды; Фильм 1939 года (Youtube)