Download
1 / 25
E N D
Yüzey Filmleri Hazırlayan: Mehmet Polat KORA
Yüzey tabakalarının bileşimi, basit bir işlem olan çözelti yüzeylerinden ince kesitler alarak ve onların bileşimini analiz ederek bulunabilir.Yüzey filmlerinin fiziksel özellikleri de incelenmiştir.Yüzey aktif maddeler tarafından oluşturulanlara benzeyen tek molekül kalınlığa sahip yüzey filmlerine tek tabaka adı verilir.
Bu tek tabakaların bir katı desteğe aktarılmış haline,bunları incelemek için teknikler geliştirmiş olan Irwing Langmuir ve Katherine Blodget’e atfen Langmuir-Blodgett filmi adı verilir.
Tek tabaka yüzeyleri incelemek için kullanılan düzenek şekilde gösterilen yüzey film terazisidir.
Bu düzenekte derin olmayan bir tekne ve sıvı yüzeyi boyunca hareket ettirilebilen ve yüzeyde herhangi bir tek tabakayı bastırabilen bir engel bulunur. Yüzey basıncı(π) saf çözücü ile çözeltinin yüzey gerilimleri arasındaki fark olup (π = γˆ- γ),yüzeyin üzerine yerleştirilmiş ve tek tabakanın bir köşesinin sıkıştırıldığı bir mika şeride bağlı bir burulma teli ile ölçülür.
Bu düzeneğin sıvılar ile temasta olan kısımları sıvı/katı ara yüzeyinden dolayı olan etkileri ortadan kaldırmak için politetrafloroetilen ile kaplanmıştır.
Normal bir deneyde incelenen yüzey aktif maddeden çok az bir miktar alınarak (yaklaşık 0.01 mg) uçucu bir çözücü içinde çözülür ve daha sonra su yüzeyine dökülür.Sonra sıktırma engeli yüzey boyunca hareket ettirilir ve mika şerit üzerine uygulanan yüzey basıncı kaydedilir.
Tipik sonuçlar yandaki şekilde gösterilmiştir.Bu izotermlerden elde edilebilecek parametrelerden biri tek tabakanın sıkı bir şekilde istiflenmesi durumunda moleküllerin kapladığı alandır.Bu değer izotermin en dik kısmının yatay eksene ekstrapole etmek sureti ile bulunur.
Şekilden de görüldüğü gibi,stearik asit ve izo-stearik asit kimyasal olarak birbirlerine çok benzemelerine rağmen,(bunlar sadece uzun zincirin sonunda bulunan metil grubunun yeri açısından farklıdır),bunlar tek tabakada epey farklı yerler kaplar.Bunların ikisi de uzun bir ağaçtan daha ziyade geniş bir çatıyı andıran tri-p-kresil fosfat molekülü kadar yer kaplamaz.
Şekilde görülen ikinci önemli husus ise tri-p-kresil fosfat izoterminin stearik asit izotermlerinden çok daha az eğimli olmasıdır.Bu fark tri-p-kresil fosfat filmlerinin stearik asit filmlerinden çok daha fazla sıkıştırılabildiğini göstermektedir ki,bu bunların farklı molekül yapılarından beklenen bir durumdur
İzotermlerin üçüncü önemli özelliği ise,en yüksek yüzey basıncına karşılık gelen yıkım basıncıdır:Bir tek tabaka yıkım basıncından daha yüksek basınçlara sıkıştırılırsa,tek tabaka kıvrılarak birkaç molekül kalınlığında bir film verecek şekilde yıkıma uğrar.
İzoterm şekillerinden göründüğü gibi stearik asit en yüksek yıkım basıncına sahiptir,fakat tri-p-kresil fosfatın basıncının epey düşük olduğu görülmektedir.Bu da,bu maddenin filmlerinin çok daha zayıf olduğunu gösterir.
Langmuir - Blodgett (LB) İnce Film Tekniği: Su-hava ara yüzeyindeki organik moleküllerin katı bir yüzeye transfer edilmesiyle, oluşan ince filmlere LB filmleri denir. LB ince filmler su üzerine yayılmış hidrofilik (suyu seven) ve hidrofobik (suyu sevmeyen) olmak üzere iki bölümden oluşan amfifilik moleküllerin katı yüzey üzerine transfer edilmesiyle oluşturulurlar.
Neden LBİnce Filmleri? Nanometre kalınlığında olup kalınlık rahatça kontrol edilebilir. Simetrik veya simetrik olmayan Moleküler mimarisi rahatça kontrol edilebilen Üretimleri basit ve maliyetleri düşük Fizik, Kimya, Biyoloji, Moleküler Elektronik vb. gibi geniş bir yelpazede bir çok uygulama alanlarına sahip olmaları
Son yıllardaki çalışmalar, zararlı gazları detekte edecek hassas ve ucuz gaz sensörlerin Langmuir-Blodgett (LB) ince film tekniği yardımı ile organik moleküllerden üretilebileceğini gösterdi.
Madde Çözelti Mikrolitre Şırınga SU Bariyer Bariyer Moleküllerin Su Yüzeyindeki Davranışları
L B K o n t r o l Ü n i t e s i M i k r o t e r a z i M i k r o t e r a z i B a r i y e r M o t o r u B a r i y e r M o t o r u LB Kontrol Ünitesi Mikro terazi Bariyer Motoru LB İnce Film Üretim Tekneleri
Hava Su Katı Yüzey Katı Yüzey (a) (b) LB Film Transferi Tek katlı LB ince film üretimi, katı yüzeyin aşağıdan yukarı veya yukarıdan aşağıya doğru hareket ettirilmesi ile yapılmaktadır. Çok katlı organik LB ince film üretimi dört farklı tiplidir ve tek katlı ince tabakanın transferi işleminin tekrarlanması yolu ile üretilir.
Uygulama Alanları • Piroelektrik malzemeler, askeri, sanayi ve uzay araştırmalarında sıcaklık değişimine duyarlı sensörler olarak, yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları şu şekilde sıralanabilir; termal kameralar, gece görüntüleme cihazları, hırsız ve yangın alarmları gibi güvenlik sistemleridir. Bu tür sensörler LB film tekniği yardımı ile daha hassas ve daha düşük maliyet ile üretilebilir. • Çevre kirliliğinin ölçülmesi ve önlenmesindekullanılacak gaz sensörleri LB film tekniği yardımı ile üretilebilir. • Organik LB filmleri telekomünikasyon endüstrisinde, • optik anahtar, - Elektronik sanayisinde • baskı devre üretimlerinde, • süperiletkenlik çalışmalarında, • elektronik cihazlarda kapasitör olarak kullanılabilir.
Kaynaklar • Atkins fizikokimya kitabı makromoleküller ve kolloidler • BALIKESİR ÜNİVERSİTESİ LANGMUIR-BLODGETT (LB) İNCE FİLM. GRUBU
