Wpis opublikowany przez Lord Nargogh
1534 wyświetleń
Zgodnie z obietnicą, napiszę dzisiaj conieco o jednym ze zjawisk fizycznych, z których będę korzystać w swojej pracy inżynierskiej. Na dzisiaj zdecydowałem się opisać podstawy 'działania' warstw L/LB. Jeśli mi starczy zapału i czasu, to napiszę kiedyś także o tzw. wzbudzeniu plazmonów powierzchniowych.
Ale to nie koniec niespodzianek na dziś, dzisiaj bowiem także ujawnię swoją tożsamość i pokażę swoją twarz na blogu w trakcie pracowania nad jedną z takich warstw!
Co to są warstwy L/LB?
Warstwy L, czyli warstwy Langmuira to inaczej monowarstwy molekuł znajdujące się na powierzchni granicy faz. A co to tak naprawdę oznacza? A oznacza po prostu pojedynczą warstwę cząsteczek znajdującą się na granicy faz, na przykład fazy ciekłej i gazowej, najczęściej po prostu wody i powietrza. Opis procesu tworzenia takich warstw nie jest skomplikowany, ale zawiera dużo czasochłonnych czynności obejmujących czyszczenie absolutnie wszystkiego kilkoma sposobami. Pozwolę sobie te szczegóły pominąć, a jedynie wspomnę iż dokonuje się tego m.in. przy użyciu dość mocno szkodliwego chloroformu (stąd ta maska na zdjęciu). Po dokładnym wymyciu wszystkiego wyszukanymi sposobami, do tzw. wanny Langmuira nalewa się do pełna czystej, destylowanej wody zdejonizowanej w taki sposób, by utworzył się na niej wypukły menisk o grubości około 1mm. Potem dokonuje się paru czynności mających na celu sprawdzenie, czy na pewno dokładnie wszystko wyczyściliśmy i czy na pewno nie nasyfiliśmy dodatkowo w trakcie, a sprawdza się to m.in. przy użyciu tzw. płytki Wilhelmiego, która mierzy ciśnienie powierzchniowe, co znajduje także zastosowanie przy samym tworzeniu warstwy.
Wanna Langmuira na której pracuję.
Gdy już upewnimy się, że w wannie i wodzie nie ma syfu, możemy przystąpić do nakroplania przygotowanego wcześniej roztworu badanego związku w chloroformie. Ogólnie przyjęło się stosować stężenie 1 mikromola/mikrolitr, co wiąże się z odważaniem takich szokujących ilości np kwasu arachidowego, jak 0,000312 gramów. jakby to obrazowo przedstawić: gdy wrzuci się na wagę ilość równą mniej więcej 5-8 kryształkom cukru, to wyskakuje 2 razy więcej, niż potrzeba i trzeba czyścić wszystko od nowa i próbować jeszcze raz.
No więc nakraplamy ten roztwór na powierzchnię wody - oczywiście trzeba to robić w odpowiedni sposób. Zostawiamy wszystko na około 15 minut, aż chloroform odparuje (jest on bowiem jedynie fazą nośną dla badanej substancji), po czym przystępujemy do tzw. sprężania. Sprężanie polega na zbliżaniu do siebie molekuł związku znajdujących się na powierzchni wody za pomocą dwóch hydrofobowych barier (wanna także jest hydrofobowa, a barierki mogą także być hydrofilowe). Oznacza tak jakby sympatię danej substancji do wody i na przykład materiał, z którego wykonane są wanny to teflon (ten sam, którym pokrywa się patelnie), który jest silnie hydrofobowy i sprawia, że woda się po nim nie 'rozpływa' najprościej mówiąc.
Bariery się przybliżają coraz bardziej, a molekuły wraz z nimi. Na początku (o ile nie nakroplimy za dużo związku) mamy tam tzw. fazę gazu doskonałego, kiedy cząsteczki związku na powierzchni wody zachowują się jak gaz, potem przejście fazowe w dwuwymiarową ciecz, a na końcu przejście w dwuwymiarowy kryształ. Są też pewne fazy pośrednie, ale to już naprawdę wyższa szkoła jazdy. W pewnym momencie, jeśli będziemy nadal sprężać daną warstwę, to nastąpi tzw. załamanie warstwy, które polega na tym, że... hmm... może posłużę się obrazowym przykładem: stanie się mniej więcej wówczas to, co się dzieje przy ściskaniu dwóch końców pojedynczego wafla do środka. Oczywiście to dość spore i błędne przybliżenie, bo mogą się dziać także różne inne dziwne rzeczy, ale pozwoli na pewne wyobrażenie, co się może stać.
Taka poprawnie sprężona warstwa, to wspomniana wcześniej warstwa Langmuira.
Powiedziałbym, że jest to idealna warstwa molekularna, ale nie jest, bo na etapie początkowym badania substancji spręża się ją do załamania, by dokładnie wiedzieć 'ile można'. Zważcie na to, że na tym zdjęciu wyraźnie widać, że nic nie widać. Jest to bowiem zwykły kwas arachidowy, a nie barwnik - w przypadku użycia niektórych barwników można dostrzec działanie pojedynczej warstwy molekularnej gołym okiem. Ale w nanotechnologii i fizyce molekularnej nie jest ważne, by coś było widać, tylko by działało ;]
O warstwach LB wiem na razie nieco mniej, bo nie zajmowałem się nimi jeszcze, więc opiszę je dokładniej kiedy indziej, ale pokrótce chodzi o osadzenie sprężonej warstwy Langmuira na ciele stałym. Daje to duże możliwości zastosowania w wielu dziedzinach nauki i życia codziennego, ale tak jak wspominałem - opiszę to dokładniej kiedy indziej. Dość tego pseudonaukowego bełkotu na dziś.
Ach, byłbym zapomniał: miałem w końcu się ujawnić!
Lord Nargogh approves!
PS: Tak chodzę na codzień. Na skutek pewnego nieszczęśliwego wypadku na pewnej planecie wulkanicznej jestem zmuszony nosić zestaw podtrzymujący mnie przy życiu. No, akurat na tym zdjęciu nie widać tych słuchawek do mp4...
16 komentarzy
Rekomendowane komentarze