LB膜分析仪器的使用与维护

摘要：LB膜（Langmuir-Blodgett Film）是以其实验技术奠基人艾尔文・朗缪尔（Irving Langmuir）和凯瑟琳・布洛杰特（Katherine Blodgett）姓氏命名，在液体或固体基底上制备的单分子层或少分子层（通常是有机分子）薄膜的总称。LB膜是一种有序组装薄膜，通常利用表面活性剂类分子的头基与尾基亲疏水性相异的特性，在液相（水相或油相）界面上，通过控制膜层表面积的方式使分子形成有序排列，再以浸没法等方法实现膜层向其他基底的的转移。LB膜因其独特的物理、化学与生物性质及其可控的结构和性能在诸多领域有着广泛应用，例如：纳米尺度电子器件、自组装光电转换材料、生物兼容性分子膜等等。LB膜分析仪是集膜压测量与控制、温度和电势测量与控制、膜层基底转移与数量控制等于一身的多功能分析制备仪器。本文以KN2002型LB膜分析仪为例，主要论述其结构与主要功能，重点就使用与维护过程展开论述。

关键词：LB膜；分析仪器；制备；维护

1.仪器基本结构与功能

KN2002型LB膜分析仪主要由外部框架①、滑障②、水槽③、膜压传感器④、基底提拉装置⑤、接口单元⑥等六部分成（如图1-1所示）。外框是系统的总体框架，水槽通过卡槽平置于其上，滑障装置也通过框架上的皮带控制传动。水槽是承装基底液体及实现LB膜铺展的位置，水槽中间有一方凹陷，此为提拉井，基底提拉装置固体好基底后，提拉过程中，基底需完全没入液面，以实现膜层提拉转移过程。膜压感测器位于水槽上方，通过精密挂钩与接触液面的感应片相连。基底提拉装置可以固定固体基底，牵引其作竖直运动，通过滑障与提拉速度的相互配合，使得液面膜均匀转移至固体基底，并借助多次提拉过程实现少层分子涂膜。

图 1-1 KN2002型LB膜分析仪的基本构造

2. LB膜的制备过程

1）制备LB膜前，常使用乙醇与超纯水清洗水槽及滑障；

2）若使用铂金片等金属片为感应片，需使用酒精喷灯灼烧清除表面的有机物备用；

3）将基底液体（通常是超纯水或水溶液）缓慢加入水槽中，因为水槽为疏水的特氟龙材质，可加水至液面高出槽沿3-5mm；

4）使用软件控制滑障移向水槽中部以使水面吸附灰尘等污垢集中，使用负压抽水器吸除表面附有污垢的水，再使滑障张开移向水槽两段，向滑障外侧加入适量超纯水后重复以上过程2-3次；

5）将备好的感应片用超纯水或乙醇润湿，悬挂于膜压传感器挂钩上，感应片应露出水面约2/3高度，检查水面膜压状况，若膜压大于0.3mN/m，则应重复步骤4）的清洗过程；

6）将膜压传感器置0，向滑障之间均匀加入适量备好的制膜溶液（如硬脂酸的氯仿溶液）；

7）等待溶剂挥发（如氯仿）；

8）通过设定参数，使滑障在接口单元的自动控制下缓慢移向中心，以减小单分子膜面积，使得分子逐步形成有序排列；

9）观察膜压曲线了解薄膜被压缩过程中的相态转变；

10）若需要转移薄膜至固态基底，应根据基底性质使基地预先沉入液态基地之下或悬于液态基底之上，在选定的膜压数值下通过软件控制滑障以膜压，同时实现基底的竖直移动以沉积薄膜。

3. LB膜制备过程中的注意事项

1）清洁水槽及实验过程最好全程佩戴洁净的橡胶手套，切勿忽视手上油脂对实验精确度的影响，不要使用尖锐物品清洗避免划伤水槽及滑障；

2）水槽或滑障如被试验样品污染，最好使用软毛刷蘸取酒精轻轻擦拭，然后冲洗，切勿用氯仿清洗滑障，氯仿会对缩醛树脂材质的滑障造成腐蚀；

3）在清理铂金片等金属材质感应片使，应使用高温火焰灼烧，否则残余有机物附着于感应片上会使实验的准确性大打折扣，清理过程中应特别小心，感应片应始终保持平整，若发现弯折，可用厚重书本加持令其回复平整；

4）水槽中的基底液体采用负压抽吸法清理干净后，加入制膜样品之前，务必将膜压传感器以及滑障位置归零，避免影响软件自动计算膜面积时的准确性；

5）在使用精密注射器往基底液面表面加样时，针头应尽量靠近液面，以避免液滴坠落沉入体相溶液而非在表面铺展。