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LB膜技术在超薄膜器件制备中的应用件制备中的应用

L B ( Langmuir-Blodgett)技术是一种新发展起来的有机单分子膜沉积技术。热蒸镀、溅射、电沉积、喷涂等一些传统制膜方法,也可用于制备有机薄膜,但在膜的均匀性和有序化程度方面都无法与L B膜技术相比。L B技术能够在分子量级上对材料进行组装, 可以制备nm量级的单层膜,也可以层层叠加制备几十层、上百层的累积膜,可以对一种材料进行任意组装,也可以对两种或两种以上的材料进行交替组装,制得的薄膜具有分子排列有序,均匀性好,缺陷密度低等优点。

LB膜是目前人们所能制备的缺陷最少的超分子薄膜,它在作为光电探测器、光电池、光电开关、光电信息存储、光合作用的处理与模拟、非线性光学材料的构成等方面有很大的应用前景。LB 膜技术制备的朗缪尔单分子层膜是一种分子水平上的有序膜, 制备具有显著光学性能的材料。

采用LB膜技术制备的LB膜层极薄,具有相当高的比表面积,并且大多数LB膜有机材料由于含有离域的π电子体系的特殊结构,有较强的电荷转移能力而显示出半导体性质。利用相应气敏材料的LB膜作为传感器的敏感膜,可望研制出响应时间快、灵敏度高、气体选择性高、功耗低、超灵敏、可在室温下使用等特点。

最近天津大学的研究人员就很好的应用了LB膜技术制备了四种材质(杯芳烃、叔丁基杯芳烃、卟啉β-环糊精、)组成的超分子薄膜组成的薄膜体声波谐振器传感器(ACS Appl. Mater. Inters 2015, 7, 17893−17903),该薄膜体声波谐振器器件基于超分子的主客体作用,并应用于检测挥发性有机气体。这也是目前该领域首次应用LB膜技术并结合超分子的主客体作用的原理而开发的一种可用于测挥发性有机气体(VOCs)检测的气体传感器。


L B 膜技术由于具有膜厚超薄、厚度可控、排列有序、均匀性极好、且可根据需要进行分层组装等特点,在制造小型、灵敏、高选择性、稳定可靠、性能优异传感器中的应用前景。芬兰Kibron公司专注的开发界面膜研究的相关设备。MicroTrough XS标准型膜分析仪/朗缪尔槽,由Kibron设计和制造,是全世界最畅销的膜分析仪/朗缪尔槽,拥有无与伦比的多功能和高精度,是一款便携式的实验室研究工具。Kibron公司的Microtrough XL型膜分析仪主要有以下几个部分组成。

1、一个铺展单分子层的水槽,槽表面通常用聚四氟乙烯制备,这种材质槽体便于清洗,不易被污染。

2、存在2个马达驱动的滑障,用于改变制备单分子层膜的表面压和面积。

3、一个随时监测表面压的压力传感器,使用了一个精密度很高的膜天平(0.2ug)。

4、经典的沉积提拉模块,用来提取制备的朗缪尔单分子膜。LB膜的具体使用过程较为简单。具体过程描述:将成膜材料溶解在苯、氯仿等不溶于水的有机溶剂中,然后使用微量进样器将成膜材料的溶液滴加到水面上铺展开来,材料分子被吸附在水-气界面上,待溶解蒸发后,通过两个移动滑障压缩形成一定的表面压力制备相应的LB膜。使用Microtrough XL膜分析仪上自带的石英石作为固体衬底垂直地进出水面,由于衬底与分子之间存在着吸附力,单分子层膜就可以淀积于衬底上,使用固体衬底反复进出水面就可形成多层膜。

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