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LB薄膜

/LB film/
条目作者江龙黄孝瑛
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江龙

黄孝瑛

黄孝瑛

最后更新 2024-03-22
浏览 145
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用LB技术获得的固体基片表面上的分子薄膜。

英文名称
LB film
所属学科
材料科学与工程

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(即分子一头为亲水基团;另一头为憎水基团,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1935年由I.朗缪尔(Langmular)和他的学生K.B.布洛杰特(Blodgett)建立起来的,故简称LB技术。他们当时仔细研究并介绍了如何将单分子膜逐层转移到固体的表面上,并逐渐完善了这一技术。

根据膜的排列次序,分为X、Y、Z型膜(见图)。

三种不同排列的LB膜三种不同排列的LB膜

LB膜技术曾长期停留在实验室的阶段。20世纪80年代以来,由于微电子学与仿生学的迅速发展,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。已经发展了许多制膜方法,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。

由于LB膜是有机分子薄膜,存在着力学稳定性和热稳定性差的根本弱点,从工艺技术上克服这一弱点将是LB膜能否得到应用的一个关键问题。

LB膜的研究包括以下几方面。①成膜技术。包括分子的整齐排列,LB膜多层化,提高LB膜的力学与热稳定性等问题。为了解决以上问题,可以从下面几个方面入手:即成膜分子的设计及分子改性使LB膜中的分子能整齐排列;使用热稳定性好的成膜分子;采用LB膜中分子之间聚合的办法;利用范德瓦耳斯力与化学键合相结合的方法;利用引进超细微粒起到增强LB膜的方法等。②LB膜结构的微观检测与表征。包括了解LB膜的结构完整性,定向程度与均一性,以及膜的表面力等。新的研究方法有布儒斯特角显微镜法、荧光显微镜法、扫描隧道显微镜(STM)法、原子力显微镜(AFM)法、X射线、电子与中子散射法,以及表面力天平法等。③膜的微弱讯号检测。由于LB膜很薄,给出的光电信息很微弱,因此需要解决微弱讯号的检测,如小于10-13安的电流、短于10-12~10-15秒的讯号的检测等。④膜中能量与载流子的传递。

在LB膜研究中十分重要的是它的应用。由于LB膜具有紧密排列和各向异性的特点,可用于超薄绝缘,各向异性导电,光开关光电池,双稳态元件,非线性光学等方面。如能突破,将会引起微电子学及信息科学一场新的革命。在生物与仿生薄膜研究方面也具有十分重要的意义。一般认为,短期内有可能突破的领域是非线性光学和生物及化学传感器;从长远来说,利用LB膜技术有可能制成新一代的计算机和生物计算机芯片。

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