实验七气液界面上两亲分子的自组装及其分子识别作用研究

1、实验七 气/液界面上两亲分子的自组装及其分子识别作用研究姓名：赵岩 学号：0920104014一、 前言及实验原理Langmuir-Blogeet膜，简称为LB膜，LB膜是人工利用分子间相互作用而设计和建立的特殊的分子体系。是有机高分子单分子膜的一种堆积技术。用来制备LB膜的技术称为LB膜技术。与传统的真空中物理、化学气相制备薄膜方法不同,LB膜的制备过程经历了由气相到液相至固相的连续相变过程。而这种相变过程又是在室温和界面上发生的物理过程。 LB膜的研究起始于本世纪30年,首先是由I.Langmuir及其学生K.Blodgett提出的1。但由于当时使用的制膜材料多为简单的二嗜性分子,因而在很

2、大程度上限制了膜功能的开发。60年代初期,H.Kuhn2首先用LB膜技术通过单分子膜的组装来构造分子有序体系,并首次把具有光活性的二嗜性染料分子引入LB膜。这对LB膜研究的发展产生了重大影响2,3。被誉为划时代的贡献。到了80年代,LB膜技术已经引起物理学、生物学、电子学、光学、化学、材料学、摩擦学等领域国内外学者的普遍关注,并在许多方面得到了应用,取得较大的进展37。近年来,LB膜作为高技术领域的一项新技术,越来越受到一些发达国家的重视。 LB膜的特点可概括为:1）膜厚为分子级水平（纳米级）,具有特殊的物理化学性质;2）可以一层一层累积起来,形成多层分子层或各种超晶格结构;3）人为的选择各种

3、不同高分子材料,累积不同的分子层使之具有多种功能;4）可在常温常压下形成,需要的生成能量小,又不破环高分子结构;5）几乎所有的分子都能形成LB膜,并且在次序上可以任意安排;6）可有效地利用LB膜分子自身的组织能力,形成新的化合物。 一般认为，物质只要含有一个疏水尾链和一个亲水头基就能形成单分子膜和LB膜，其中亲水头基的极性不能太强，否则很容易溶于亚相水溶液，而疏水碳氢尾链也不能太短，必须达到一定的长度（常大于12个碳原子），两亲分子才能形成单分子膜并组装成LB膜。但近来研究发现：只要两亲分子中亲水基团与疏水基团能够达到平衡，这样的分子也能形成稳定的单分子膜。杯芳烃类化合物，因其分子中同时含有带

4、有取代烃基的芳环做疏水空腔，又具有羟基或羧基等做亲水单元，故杯芳烃类化合物也能在气/液界面上形成稳定的单分子膜。二、实验目的：1、 了解两亲分子在气液界面上形成单分子膜，学习单分子膜的制备、性质及研究方法；2、 学习分析-A等温线，利用-A等温线研究气液界面上的分子识别作用；3、 了解掌握将单分子膜转移到基片上制备LB膜的方法。三、 实验试剂与仪器：1. 试剂： 杯芳烃或其衍生物，氯仿，无水乙醇，高纯水；2. 仪器： 芬兰KSV公司的KSV2000型LB膜分析仪等。图1 KSV2000型LB膜分析仪 四、 实验步骤：1 仪器操作规程（1） 打开主控制箱（应听到仪器自检声音，此时控制箱上随机显示

5、两个数据）。（2） 打开计算机，进入操作系统Sgserver，弹出manual control unit 及KSV Research Lab窗口，此窗口在实验过程中请勿关闭。（3） 于KSV Research Lab窗口中选择KSV Research Lab。（4） 与弹出KSV Research Lab中选择相应的实验，然后在Experiment set up窗口中进行实验参数的设置。4.1 Iso-单分子膜实验。4.2 Dip-镀膜实验4.3 Alt-交替镀膜实验（5） 实验完毕后，退出系统。（6） 关闭控制箱。（7） 关闭计算机及总电源。（8） 清洗铂片、槽、滑杖等，并放回原位。3. 实

6、验操作步骤：（1）、配置一定浓度的杯芳烃溶液，准备好实验所需的所有试剂和仪器。（2）、用镊子夹取适量脱脂棉先占取氯仿溶液顺一方向擦洗LB膜仪器的槽和滑杖2-3次，再用乙醇擦洗1-2次。（3）、打开LB膜仪的控制箱和电脑的电源，打开软件，按上述仪器操作规程开始进行Iso-单分子膜实验的测定。（4）、把泡在乙醇里的铂片铂片取出，用之前用高纯水清洗，用酒精灯烧至发红以除去有机物，然后冷却用氯仿冲洗。（5）、把铂片挂上，调节滑杖位置，从两滑杖中间倒适量高纯水，使水面与滑杖相接为宜。（6）、用干净的微量注射器慢慢滴加铺展待测杯芳烃溶液。（7）、调节实验参数，测试开始前调节控制箱示数为零，开始测量收集数据。（8）、实验结束关闭清洗仪器，整理试验台，打扫卫生，写实验报告。五、实验结果及数据处理：1. 以15mm/min的恒定速度压缩气液界面得到的-A等温线（亚相为高纯水）如图2：图22. 以20mm/min的恒定速度压缩气液界面得到的-A等温线（亚相中含有金属离子）如图3：图3 六、注意事项及实验讨论：1.注意事项：（1）水的质量是制备LB膜的关键。（2）倒亚相时，从中间倒得目的是若槽中有灰尘也可使其扩向两边。（3）亚相中存在的酸、碱、金属盐、阴离子及有机化合物均会影响两亲分子的成膜性