一、实验原理

1. LB膜与LB膜技术

LB薄膜是用LB技术获得固体表面上的分子薄膜。LB膜技术是一种单分子膜堆积技术。即在水-气界面上，将两亲分子（即分子-端为亲水基团，另一端为憎水基团，如脂肪酸）紧密排列，然后转移到固体上，形成分子薄膜。这种技术是在1935年由朗格缪尔（Langmuir）和他的学生布洛杰特（Blodgett)建立起来的，故简称LB技术。

LB膜与其他膜相比有以下特点：①膜的厚度可以从零点几纳米至几纳米；②具有高度各向异性的层状结构；③理论上具有几乎没有缺陷的单分子层膜。因此LB膜技术可以在分子水平上进行设计，按人们预想的次序排列和取向，制成分子组合体系，这是实现分子工程的重要手段。

LB膜的成膜材料大部分分子由两部分组成：一部分是溶于水的亲水基，一部分是不溶于水的疏水基。简单长链脂肪酸由直链烷基（C_nH_2n+1）和羧酸基（COOH）组成。羧酸基提供水的相活性，而碳氢链则阻止水的相溶性。正是这两个相反力之间的平衡，使长链脂肪酸在气／水界面上具有单分子成膜能力。脂肪酸在水中的溶解性随烷基链长度增加而减小，要得到一非电离的脂肪酸不溶单分子膜（即亚相的pH值足够低），分子中必须至少有12个碳原子。因此本实验将选择碳原子数大于12的脂肪酸及相关化合物作为成膜材料。

由于微电子学与仿生学，特别是纳米材料与技术的迅速发展，需要在分子尺寸水平上进行功能材料的构筑，而LB膜是进行分子构筑的极为有用的手段。这一点已引起了化学、物理、电子、生物等各方面研究工作者的密切注视，使LB膜的研究进入了一个非常活跃的阶段。目前已经研发了许多制膜方法，除垂直拉伸法外，还有水平法、交替法、替换衬底法、钓鱼法（即吸附法）、连续法等。

2. LB膜的成膜原理

将一定量的微溶物或不溶物B（如花生酸）置于液体A(如水）上（在LB膜方法中，A称为亚相），使其开始时以适当的厚度存在，由于表面成膜物称量很不方便，所以制备LB膜的一般方法是将其微量的成膜材料溶于挥发性溶剂中，然后滴于亚相表面上展开成膜。当溶剂挥发后，留下单分子膜。

当用挡板对亚相液面上的单分子层进行压缩时，由于亲水基团的作用，就使得分子一个个整齐地“站立”于亚相表面上，从而形成了整齐有序密集排列的单分子层。

3. LB膜的结构类型及垂直提拉法的原理

为实现不同的分子设计功能，可根据不同的工艺条件形成LB膜的不同结构类型。单元膜通常有X型、Y型,Z型。
垂直提拉法是LB膜的主要沉积方法，利用适当的机械装置，将固体（如玻璃载片）垂直插入水面，上下移动，单分子膜就会附在载片上而形成一层或者多层膜。

4. LB膜的制备仪器

目前LB拉膜系统通常配以微机控制及微机处理系统，从而达到最佳拉膜效果。

5. LB膜的主要性能测试

首先，通过π一A曲线，确定拉膜的目标压力；通过转移比，判断单分子膜的转移情况；紫外可见分光光度法（uv一vis)，对不同层数的LB膜进行了表征，测定膜的纵向均匀性；用x-射线电子能谱（XPS）研究了LB膜的成膜特性。

二、主要仪器和药品

LB拉膜机、超纯水蒸馏装置、真空泵、恒温槽、超声波洗涤仪。

花生酸、乙醇、氯仿、异丙醇、硫酸、重铬酸钾。

三、实验内容

1．基片和槽子的处理

将石英玻璃基片用洗液（由重铬酸钾和浓硫酸配置）、异丙醇和乙醇处理后，浸泡在乙醇中。依次用氯仿和乙醇擦洗槽子，然后用四次超纯水将槽子冲洗干净。

2．溶液的配置

称取0.007 g硬脂酸，溶于25 ml的氯仿中，配置成浓度为0.28 mg·ml^-1的硬脂酸／氯仿溶液。

3．π一A曲线

将槽子充满水（超纯水），用真空泵抽去水面上的杂质，使水面高出槽沿1一2 mm。用微量注射仪将50ul的硬脂酸溶液铺展到亚相（水）表面上，在25℃下，以3 mm·min^-1的滑障速度推膜。

4. LB膜的制备

抽干槽中的亚相（水），重新加入亚相，基片浸没在水中，用真空泵除去亚相表面上的杂质。将60ul的硬脂酸／氯仿溶液铺展到亚相（水）表面上，以3 mm·min^-1的速度推膜，目标压为32mN·m^-1

当膜压达到目标压后，以3 min·min^-1的滑障移动速度保持约20 min。然后以5 mm·min^-1的速度开始拉膜。

5．成膜性能的判断

成膜的情况可用转移比来判断。转移比在1左右时，为最佳，若大于1.5或者小于0.6时，则成膜不够理想。