Монослой

редактировать

Монослоя представляет собой единый, плотно упакованный слой атомов, молекул или клетки. В некоторых случаях его называют самоорганизующимся монослоем. Монослои слоистых кристаллов, таких как графен и дисульфид молибдена, обычно называют 2D-материалами.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Химия
- 1.1 Время формирования
- 1.2 Монослойные фазы и уравнения состояния
2 Приложения
3 См. Также
4 ссылки
5 Внешние ссылки

Химия

Схема амбифильных молекул, плавающих на поверхности воды.

Ленгмюра монослой или нерастворимым монослоя является одной молекулой толстый слой нерастворимого органического материала на распространение в водной югу фазы в желобе Лэнгмюра-Блоджетт. Традиционные соединения, используемые для получения монослоев Ленгмюра, представляют собой амфифильные материалы, которые обладают гидрофильной головной группой и гидрофобным хвостом. 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 пленки Ленгмюра-Блоджетт (пленки LB), которые образованы перенесенными монослоями на твердую подложку. Гиббс монослой или растворимый монослой представляет собой монослой, образованное соединение, который растворит в одной из фаз, разделенных интерфейс, на которой формируются монослой.

Время формирования

Время образования монослоя или время монослоя - это время, необходимое в среднем для того, чтобы поверхность была покрыта адсорбатом, например кислородом, прилипшим к свежему алюминию. Если адсорбат имеет единичный 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} \ cdot \ mathrm {s}} {P}}}

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

где t - время, а P - давление. Покрытие поверхности при давлении 300 мкПа (2 × 10 ^-6 торр) занимает около 1 секунды.

Монослойные фазы и уравнения состояния

Монослой Ленгмюра можно сжимать или расширять, изменяя его площадь с помощью движущегося барьера на весах из пленки Ленгмюра. Если во время сжатия измеряется поверхностное натяжение границы раздела, получается изотерма сжатия. Эта изотерма показывает изменение поверхностного давления (, где - поверхностное натяжение границы раздела до образования монослоя) с площадью (обратная величине поверхностной концентрации). Это аналогично трехмерному процессу, в котором давление зависит от объема. ${\ displaystyle \ Pi = \ gamma ^ {o} - \ gamma}$ $\ Pi = \ gamma ^ {o} - \ gamma$ ${\ displaystyle \ gamma ^ {o}}$ $\ gamma ^ {o}$ ${\ displaystyle \ Gamma ^ {- 1}}$ $\ Gamma ^ {{- 1}}$

Можно обнаружить множество двумерных фаз, каждая из которых разделена фазовым переходом. Во время фазового перехода давление на поверхности не изменяется, но изменяется площадь, как и при обычных фазовых переходах, объем изменяется, а давление - нет. Фазы 2D в порядке увеличения давления:

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

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

Монослои Гиббса также подчиняются уравнениям состояния, которые могут быть выведены из изотермы Гиббса.

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

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.

Монослои часто встречаются в биологии. Мицелл является монослоем, а фосфолипид липидного бислой структура биологических мембран являются технически двумя монослоями. Монослои Ленгмюра обычно используются для имитации клеточной мембраны для изучения эффектов фармацевтических препаратов или токсинов.

В культуре 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 ростовой поверхности.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

«Монослой». Сборник химической терминологии ИЮПАК. Золотая книга. ИЮПАК. 2009. DOI : 10,1351 / goldbook.M04015. ISBN 978-0-9678550-9-7.
Монослой
Ирвинг Ленгмюр демонстрирует приготовление монослоев на поверхности воды; Фильм 1939 года (Youtube)