LB膜技術(shù)的應(yīng)用綜述

LB膜技術(shù)的應(yīng)用綜述LB膜技術(shù)的應(yīng)用綜述LB膜技術(shù)的應(yīng)用綜述xxx公司LB膜技術(shù)的應(yīng)用綜述文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度LB膜技術(shù)的應(yīng)用綜述[摘要]LB膜技術(shù)是一種制備分子高度有序排列的超薄膜的先進(jìn)技術(shù)。本文對(duì)LB膜技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了綜述,主要討論了目前LB膜技術(shù)在生物膜仿生模擬、超薄膜制備、光學(xué)及傳感器等方面的應(yīng)用研究進(jìn)展。[關(guān)鍵詞]LB膜技術(shù);生物膜模擬;超薄膜;光學(xué);傳感器LangmuirBlogeet膜,簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)B膜,它是將具有親水頭和疏水尾的兩親分子分散在水面(亞相)上,沿水平方向?qū)λ媸┘訅毫?使分子在水面上緊密排列,形成一層排列有序的不溶性單分子膜。LB膜技術(shù)就是將上述的氣/液界面上的單分子膜轉(zhuǎn)移到固體表面并實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)移組裝的技術(shù)[1]。LB膜具有膜厚可準(zhǔn)確控制,制膜過(guò)程不需很高的條件,簡(jiǎn)單易操作,膜中分子排列高度有序等特點(diǎn),因此可實(shí)現(xiàn)在分子水平上的組裝,在材料學(xué)、光學(xué)、電化學(xué)和生物仿生學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景,近年來(lái)已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一[2,3]。本文主要介紹了LB膜在生物膜仿生模擬、超薄膜制備等方面的應(yīng)用。1LB膜在生物膜仿生模擬上的應(yīng)用LB膜由于其特殊的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì),在生物膜仿生模擬領(lǐng)域有很大的應(yīng)用價(jià)值,人們運(yùn)用LB技術(shù)在生物膜的化學(xué)模擬以及生物礦化方面都作了很深入的研究。1.1生物膜的化學(xué)模擬生物膜是構(gòu)成生命體系中最基本的有組織單元,它將細(xì)胞和細(xì)胞器同周圍的介質(zhì)分隔開來(lái),形成許多微小的具有特定功能的隔室,起著維持膜兩側(cè)濃度的濃度差和電位差的作用。人們通常采用化學(xué)模擬的方法去尋找和建立各種比較簡(jiǎn)單的模擬體系[4,5]。LB膜的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)與生物膜很相似,具有極好的生物相溶性,能把功能分子固定在既定的位置上,因而單分子膜和LB膜常被用作生物細(xì)胞的簡(jiǎn)化模型。Pastorino等[6]運(yùn)用“保護(hù)板”法沉積了具有PGA(青霉素G?；D(zhuǎn)移酶)活性層的生物催化劑,LB技術(shù)的易選擇性和吸附層為PGA保持功能創(chuàng)造了適宜的環(huán)境。通過(guò)測(cè)試酶活性值及PGA在溶液中分離的程度,表明能夠滿足生物催化應(yīng)用的需要。陳佺等[7]利用LB膜技術(shù)組裝磷脂和蛋白質(zhì)等各種有機(jī)分子,仿制生物膜結(jié)構(gòu),研究生物膜的理化特征及其在生物能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)傳輸過(guò)程中所起的各種作用,進(jìn)一步揭示了人的生命本質(zhì)。1.2生物礦化和膜控晶體生長(zhǎng)生物礦化過(guò)程是指在生物體中細(xì)胞的參與下,無(wú)機(jī)元素從環(huán)境中選擇性的沉析在特定的有機(jī)基質(zhì)上而形成礦物。LB膜可以提供仿生體系,從而誘導(dǎo)礦化的形成。安徽大學(xué)沈玉華課題組運(yùn)用LB膜技術(shù),制備膽紅素和膽固醇混合單分子膜,體外模擬混合型結(jié)石的形成過(guò)程,通過(guò)改變成膜時(shí)兩種物質(zhì)的比例,研究它們的相溶性情況,在不同的膜壓下,發(fā)現(xiàn)兩者的相溶性發(fā)生了一定程度的改變[8];并考察了亞相中加入Ca2+和糖蛋白對(duì)混合單分子膜的影響[9],這些研究對(duì)進(jìn)一步揭示膽結(jié)石的形成機(jī)理有重要的意義。河南大學(xué)薛中會(huì)等[10]以生物礦化模型系統(tǒng)為基礎(chǔ),利用LB技術(shù),采用本體交換的方法,制備了牛血清白蛋白(BSA)Langmuir膜,以更加接近生物礦化的方法研究了BSALangmuir膜對(duì)碳酸鈣晶體生長(zhǎng)的取向、形貌和晶型的控制作用。XRD分析表明晶體為碳酸鈣的方解石晶型,且晶體僅沿(104)晶面有取向生長(zhǎng)。SEM分析表明結(jié)晶初期碳酸鈣以球狀的晶體存在,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),BSA對(duì)晶體形貌的控制作用逐漸減弱,直到完全不起作用,在結(jié)晶后期形成菱方形晶體,但晶體生長(zhǎng)取向和晶型始終沒(méi)有發(fā)生變化。說(shuō)明BSALangmuir膜對(duì)碳酸鈣的生長(zhǎng)取向、晶型和形貌有較好的控制作用。2LB膜在超薄膜制備上的應(yīng)用LB膜技術(shù)是一種在納米尺度上對(duì)分子進(jìn)行有序組裝的行之有效的方法。利用LB技術(shù)制備有序納米材料超薄膜具有許多優(yōu)點(diǎn):可以制備單層納米膜,也可以逐層累積,形成多層膜或超晶格結(jié)構(gòu),組裝方式可任意選擇;可以選擇不同的納米材料,累積不同的納米材料形成交替或混合膜,使之具有多種功能;成膜可在常溫常壓下進(jìn)行,不受時(shí)間限制,基本不破壞成膜納米材料的結(jié)構(gòu);可控制膜厚和膜層均勻度;可有效地利用納米材料自組裝能力,形成新物質(zhì);LB膜結(jié)構(gòu)容易測(cè)定,易于獲得。因此,LB技術(shù)成為制備納米材料的主要方法之一。銻摻雜SnO2薄膜(ATO)是一種極具應(yīng)用價(jià)值和潛力的薄膜材料[11],由于同時(shí)具有良好的光透過(guò)性和導(dǎo)電特性,故它在建筑玻璃、液晶顯示器、透明電極以及太陽(yáng)能利用等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。冀鴿等[12]選用SnCl4·5H2O和SbCl3為基本原料采用共沉淀法制得了摻銻氧化錫(ATO)沉淀,經(jīng)膠溶制得ATO納米水溶膠,將其溶于純水并作為亞相,采用LB膜技術(shù)制備了10mm×30mmATO復(fù)合膜,燒結(jié)處理后制得ATO超薄膜,并采用紫外光譜、X2射線衍射、原子力顯微鏡等手段對(duì)熱處理前后的薄膜進(jìn)行了形貌、組成、結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明,制得的是均勻性和覆蓋度較高的ATO超薄膜。這種ATO超薄膜同時(shí)具有單分子膜及ATO粉體的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于納米尺度電子器件的制備,具有極大的應(yīng)用價(jià)值。3LB膜在光學(xué)上的應(yīng)用LB膜是目前人們所能制備的缺陷最少的超分子薄膜,它在作為光電探測(cè)器、光電池、光電開關(guān)、光電信息存儲(chǔ)、光合作用的處理與模擬、非線性光學(xué)材料的構(gòu)成等方面有很大的應(yīng)用前景。曾昊等[13]利用橢圓偏振光譜法(SE)對(duì)Y型花菁染料LB膜在紫外-可見光范圍內(nèi)(λ=27515～82616nm)的光學(xué)特性進(jìn)行了表征,同時(shí)得到了該薄膜的光學(xué)常量(復(fù)介電常數(shù)、消光系數(shù)、吸收系數(shù)、反射系數(shù)、折射率等);討論了LB薄膜對(duì)不同頻率光的較高吸收特性及其成膜結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,對(duì)其物理機(jī)理給予了解釋;采用洛倫茲振子模型對(duì)所得的光學(xué)參量進(jìn)行了理論擬合,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其理論擬合與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合得非常好。4LB膜技術(shù)在傳感器上的應(yīng)用LB膜由于其分子排列的高度有序性,在傳感器領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。酞菁是一類對(duì)氣體具有敏感特性的有機(jī)半導(dǎo)體材料,具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,酞菁LB膜在高靈敏度氣體探測(cè)方面有著極大的應(yīng)用前景。LB膜還可以應(yīng)用于味覺傳感器的制備上。賀慧琦等[14]利用LB膜技術(shù),把多種不同特性的類脂薄膜沉積到光尋址電位傳感器(LAPS)系統(tǒng)上,制備了能以近似人體味覺方式檢測(cè)味道的味覺傳感器,并測(cè)試了傳感器對(duì)甜、酸、苦、咸、鮮5種基本味覺物質(zhì)溶液的響應(yīng),進(jìn)行了響應(yīng)圖像的處理和模式識(shí)別,實(shí)驗(yàn)表明該傳感器對(duì)不同味覺物質(zhì)可以進(jìn)行區(qū)分和檢測(cè)。5LB膜技術(shù)的其他應(yīng)用利用LB技術(shù)制備的有序超薄膜在其他領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。近年來(lái),隨著科技的不斷發(fā)展,LB膜被廣泛應(yīng)用于尖端材料的制備中,如制備半導(dǎo)體材料、制備鐵電材料、用DNALB膜制備新型材料等。此外,LB膜在電學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域也表現(xiàn)出越來(lái)越重要的應(yīng)用價(jià)值。6展望LB膜以其超薄、有序、厚度可控、結(jié)構(gòu)可任意設(shè)計(jì)以及在分子水平上可以任意組裝的特點(diǎn),在分子電子學(xué)、集成電路、信息科學(xué)、仿生合成、化學(xué)以及生物傳感器等領(lǐng)域都具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。但是,與任何方法一樣,LB膜也存在基片尺寸、形狀的局限性,且現(xiàn)實(shí)生活中用LB膜制備的商用器件還比較少,因此,LB膜技術(shù)還需要不斷的發(fā)展?？梢灶A(yù)見,今后LB膜技術(shù)將對(duì)科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步有著更加巨大的影響。[參考文獻(xiàn)][1]歐陽(yáng)健明.LB膜原理與應(yīng)用[M].廣州:暨南大學(xué)出版社,1999:1.[2]畢亞?wèn)|,韓恩山,張西慧.LB膜技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2002,21(12):8942902.[3]柯善明,劉來(lái)君,唐波,等.LB薄膜技術(shù)在尖端材料制備中的應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報(bào),2005,19(1):6220.[4]范迎菊,盛永麗,馬玉翔.Langmuir2Blodgett膜技術(shù)在生物膜模擬方面的應(yīng)用[J].山東科學(xué),2004,17(4):14217.[5]朱杰,孫潤(rùn)廣.LB膜技術(shù)在生命科學(xué)中的應(yīng)用研究[J].生命科學(xué)儀器,2005,3(1):528.[6]PastorinoL.,BerzinaT.S.,TroitskyV.I.,etal.BiocatalyticLangmuir2BlodgettassembliesbasedonpenicillinGacylase[J].C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