Opracowanie pytań do wykładu o warstwach:
Co to są warstwy Langmuira-Blodgett i filmy Langmuira?
Filmy Langmuira-Blodgett to grupa monowarstw lub warstw materiału organicznego grubości jednej cząsteczki, umieszczanych na stałym substracie, poprzez zanurzanie go w cieczy.
Nazwa pochodzi od nazwisk badaczy, którzy odkryli unikalne właściwości cienkich filmów. Prace Langmuira dotyczyły techniki przenoszenia monowarstw na ciała stałe. Kilka lat później jego asystentka (Blodgett) rozwinęła jego badania, szczególnie w zakresie aplikacji wielowarstwowych filmów na stały substrat.
Dzięki technice nanoszenia na ciało stałe, możemy kontrolować strukturę filmów na poziomie molekularnym. Wykazują one wiele ciekawych właściwości elektrochemicznych i fotochemicznych. Prowadzone są badania dotyczące możliwości zastosowania filmów LB w układach scalonych, chipach pamięci (w których każdy bit jest reprezentowany przez pojedynczą cząsteczkę). W elektronice wykorzystywane są również wielowarstwowe chipy z filmów LB mające zastosowanie w produkcji bardziej złożonych układów związanych z siecią z komutacją łączy.
Sposoby otrzymywania warstw na powierzchniach stałych: metoda LB, spin-coating.
Spin coating - metoda używana do aplikacji jednorodnych cienkich filmów na płaskiej powierzchni. Nadmiarowa ilość roztworu danego związku jest umieszczana na substracie, który jest rotowany z dużą prędkością aby płyn rozprowadził się dzięki sile odśrodkowej. Maszyna używana w tej metodzie nazywa się spin-coaterem albo po prostu spinnerem.
Rotacja jest kontynuowana aż do momentu kiedy osiągniemy pożądaną grubość filmu. Użyty rozpuszczalnik jest zazwyczaj lotny i jednocześnie odparowuje, więc im większa prędkość kątowa rotacji, tym cieńszy otrzymujemy film. Jego grubość zależy również od stężenia związku oraz rozpuszczalnika.
Metoda używana do produkcji filmów o grubości poniżej 10 nm, szczególnie w fotolitografii.
Filmami Langmuira nazywane są najczęściej monomolekularne warstwy aktywnych powierzchniowo związków organicznych, znajdujących się na granicy rozdziału faz: ciekłej (zwykle woda) i gazowej (zwykle powietrze). Fazą nośną stosowaną w technice Langmuira jest ciecz o wysokiej wartości napięcia powierzchniowego. Pozwala to na nanoszenie na jej powierzchnię cząsteczek aktywnych powierzchniowo i manipulowanie ich stężeniem. Oprócz wody jako faza nośna wykorzystywane są mieszaniny wodno-alkoholowe, glicerynowe lub rtęć. Dobór substancji jest uzależniony od rodzaju związku, jaki ma być naniesiony. Badane substancje nanosi się na powierzchnię fazy nośnej w postaci roztworu. Jakość powstałych monomolekularnych warstw zależy od stopnia rozpuszczalności badanej substancji w rozpuszczalniku, od znikomej mieszalności rozpuszczalnika z cieczą użytą jako subfaza oraz od takich parametrów fizycznych jak jego: lotność i napięcie powierzchniowe. Formowanie się warstw monomolekularnych jest procesem samorzutnym wynikającym z tzw. efektu hydrofobowego. Odgrywa on ważną rolę w układach biologicznych, m.in. w powstawaniu membran.