Опыты с поверхностными монослоями

Слой амфифильных молекул снижает поверхностное натяжение воды, или, что то же самое, ее поверхностную энергию. Поэтому площадь поверхности, занимаемая этими молекулами, стремится увеличиться. Простейший эксперимент подтверждает это.

Возьмем петлю из нити, покрытой воском или стеарином, чтобы она не смачивалась водой, и поместим ее на водную поверхность. С помощью пипетки на поверхность воды внутри петли нанесем раствор хозяйственного мыла или шампуня (лучше всего такой, который содержит лецитин, скажем, яичный). Опыт хорошо получается с раствором стеариновой кислоты в хлороформе. Петля будет расширяться, стремясь приобрести форму окружности, поскольку при заданном периметре фигуры (длине нити) круг имеет максимальную площадь. Это соответствует минимуму поверхностной энергии.

Простейший способ переноса монослоя с водной поверхности на твердую подложку – это метод Шеффера. Хорошо отмытую стеклянную пластинку можно прикрепить к торцу карандаша пластилином, постаравшись не запачкать нижнюю поверхность. Затем нужно привести пластинку в легкий контакт с монослоем. Если условия подходящие (температура, величина поверхностного давления, правильный выбор вещества), то монослой перейдет на стекло. Процесс можно повторить несколько раз, используя нетронутые участки монослоя, находящегося в двухмерной твердой фазе. Поверхностное давление можно регулировать, меняя уровень воды в сосуде конической формы.

Монослой, перенесенный на специальную твердую подложку, можно исследовать оптическими методами. В результате таких исследований выяснилось, что он имеет кристаллическую структуру, По мере удаления от какой-то одной выбранной молекулы постепенно накапливается ошибка в позиции других молекул. Чрезвычайно важным оказалось то обстоятельство, что монослой, перенесенный на подложку, наследует тот ориентационный порядок, который был ему навязан поверхностью воды.

Источники информации:

1. Блинов Л.М. «Физические свойства и применение ленгмюровских моно- и мульти-молекулярных структур». Успехи химии. т. 52, №8, 1983.
2. Блинов Л.М. «Ленгмюровские пленки» Успехи физических наук. т. 155, №3, с. 443...480, 1988.
3. «Наука и жизнь», №2, 1995.

Дата публикации:

24 февраля 2000 года