利用Langmuir-Blodgett技术构筑表面微结构的方法(3)

由于表面纳/微结构在微电子和生物学等领域有着广泛的应用前景,其构筑方法引起了人们越来越多的关注。目前已经发展出了多种表面纳/微结构的构筑方法,然而在大面积上构筑表面结构仍然是一个非常重要的研究课题。自组装技术作为一种无模板的构筑方法,在这方面发挥了重要作用。

854

化　学　进　展

第19卷

(图2)[28,29]。在后来的研究中发现,

利用这种方法

不仅可以构筑条带状结构,还可以得到矩形岛状结

[30,31]构,这将在下一部分详细说明。

[32]

另外,Jordan等利用脂与脂聚合物的混合物在LB转移过程中发生相分离的原理,得到了平行于转移方向的微米级周期结构。他们在实验中发现,向体系中掺杂少量能够选择性标记脂聚合物的荧光分子后,水面上的单层膜呈现均匀的荧光,但是转移到基底上之后却观察到了荧光条带。这说明两种物质在水面上并没有发生相分离,相分离现象是在转移过程中发生的,

)图2　不同基底上DPPC条带结构的原子力显微镜照片:

(a)云母基底;(b)硅基底[28,29]

Fig.2　AFMimagesofDPPCstructuresondifferentsubstrates:(a)micasubstrate;(b)siliconsubstrate[28,29]

图3　脂Π脂聚合物混合单层膜的荧光显微镜照片和对应的归一化的平均荧光强度,转移速度分别为:(a)50,(b)80,(c)180

-1[32]和(d)500μms

Fig.3　FluorescenceimagesoflipidΠlipopolymermonolayersonanarbitraryposition,transferredatvelocitiesof(a)50,(b)80,(c)180

-1and(d)500μms,plotsofthenormalizedfluorescenceintensity,Inormofthehorizontalcrosssection,averagedverticallyoverthewhole

[32]

image

　　用LB技术制备条带结构的方法不只局限于以

[21]

上几种,Santer等用LB方法制备出三维结构的多层膜条带。这种微米级条带的宽度不均匀,但是在几百微米的长度上单个条带的宽度保持不变。Johal[33]-1等快速转移(超过40mm min)十八烷基三甲基硅氧烷(OTMS),得到了垂直于转移方向的OTMS双

[34—36]

层条带结构。Badia等通过控制DPPC和二月桂酰卵磷脂(DLPC)分子的相分离条件,制得了二元共混条带结构等,在这里就不一一列举了。2.1.2　岛状结构的构筑

用LB技术构筑岛状结构也是人们研究的一个重要方向。

[37]

Schwartz等通过控制亚相的pH值,得到了十四酸(TDA)、十五酸(PDA)和十六酸(HDA)的岛状结构。实验证明以二氧化硅为基底,亚相pH=518时,转移后3种物质均呈现均匀的单层膜;而如果控制亚相pH=913时,就可以在云母和二氧化硅基底上得到分子紧密堆积的岛状结构LB膜(图4)。表面电荷在这种自组织表面结构的形成过程中起了关键的作用,结构的大小可以通过选择具有不同链长的酸来控制,从十四酸到十六酸的改变就可以使结构的尺寸由60nm变为6μm。

[38]

Matsumoto等转移由普通两亲性分子(CAs)和含硅烷基两亲性分子(SCAs)组成的混合膜时发现,转移的LB膜发生相分离现象,而且可以通过选择分子或改变两类分子所占的比例对结构的形貌和尺寸进行调控。将这种混合LB膜加热,SCAs

就会与基底形成稳定的共价键(图5)。

另外,前一部分提到过我们构筑DPPC条带结

[30,31]

构的方法,也适用于构筑岛状结构。如图6(b)和相应的转移示意图6(e)所示,得到了规则的矩形岛状结构。对转移时表面压力的精细控制是这些不