LB膜材料及其应用
修饰LB膜法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩薄膜的光电性能
修饰LB膜法制备聚3,4-乙烯二氧噻吩薄膜的光电性能郑华靖;蒋亚东;徐建华;杨亚杰【摘要】采用修饰LB膜法以二十烷酸(AA)LB膜为模板,通过3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体在LB膜亲水基团间聚合,制备了AA/PEDOT复合LB膜.UV-Vis、FT-IR和XPS分析表明EDOT在多层膜中有效聚合,生成了PEDOT导电聚合物;XRR 和SIMS分析表明薄膜具有较好的层状有序结构,进一步研究发现EDOT在AA多层膜中的聚合破坏了原有LB膜的有序性,这可能与聚合过程对层状结构产生的破坏作用有关;采用四探针仪及半导体测试仪研究了薄膜导电性能,发现AA/PEDOT多层膜的电导率随处理时间的变化产生突变,这与多层膜中导电通道的"渝渗"有关,在有效导电网络连通后电导率发生了突变.测试结果还表明AA/PEDOT膜导电性明显优于PEDOT旋涂膜和ODA-SA/PEDOT-PSS复合膜,这是由于原位制备的PEDOT共轭度较高,且薄膜具有很好的层状有序结构.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2010(041)009【总页数】6页(P1501-1506)【关键词】PEDOT;LB膜法;光电性能;测量【作者】郑华靖;蒋亚东;徐建华;杨亚杰【作者单位】电子科技大学,光电信息学院,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川,成都,610054;电子科技大学,光电信息学院,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川,成都,610054;电子科技大学,光电信息学院,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川,成都,610054;电子科技大学,光电信息学院,电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川,成都,610054【正文语种】中文【中图分类】O647.220世纪80年代后期德国拜耳科学家首先研究了聚(3,4-乙烯二氧噻吩)这种新型的噻吩衍生物,常将它缩写为PEDOT。
最初目的是为了获得环境稳定性良好的抗静电涂层材料,但随后的研究表明,这种聚合物不仅环境稳定性良好,具有高导电性,较好的光学透明性以及易于合成的特点,在抗静电涂层、有机显示器件、能量存储转化、传感器方面具有广泛的应用前景,人们在这些相关研究中取得了丰硕成果。
LB组装技术及LB膜材料的研究进展
不会 改变材 料本 身性 质 。
２ 可 以制 备 单 分子 层 膜 ， 可 以一 层 一层 累积 ． 也 起来 ， 组装方 式任 意选择 。
１ ．将具有某 种 特殊 功 能 的有 机分 子 修饰 成 Ｌ Ｂ 膜料 ， 只主要 是通过结构修饰 ， 包括 改变单分子结 构 ，
件 的研 究方 面有 广泛 的应 用 潜 能 。加 深 对 Ｌ Ｂ膜 技
料 的研究 引起 重视 ， 的功 能材 料 相继 报 道 。有用 新 于光 电探 测 的有机半 导体 材料 ， 于光 电信 息传输 、 用
术及 Ｌ Ｂ膜材料 的认识 ， 对推动信息薄膜科学 与技 术 的发 展具 有重 要 的意义 。 二 、 Ｂ组装 技术 特点及 几种 特 殊成膜 方 法 Ｌ
２１ ０ ０年第 ｌ ２期 第２ ６卷 （ ２ ０期 ） 总 ４ ຫໍສະໝຸດ 吉林 省 教育 学 院学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ２ ＥＤＩ『 ＣＡＴＩ ＯＮＡＬ ＮＳ ＴＵＴＥ Ｉ Ｎ Ｉ ＴＩ ＯＦ Ｊ ＬＩ ＰＲ０、 ＣＥ １
ＮＯ １ ２ ０ ． ２． Ｏ１ Ｖ０ ． ６ Ｉ２ Ｔｏ ａ ． ４ ｒ ｌ Ｎｏ ２ Ｏ
Ｌ Ｂ组装技术及 Ｌ Ｂ膜材料的研究进展
张 引
（ 吉林省 教 育学 院 ， 吉林 长春 １０ ２ ） ３０ ２
摘要 ： 绍 了 Ｌ 介 Ｂ组 装 技 术 的 特 点 ， 并对 开拓 多功 能 Ｌ Ｂ膜 材 料 酞 、 卟啉 的应 用前 景 提 出了我 们 的 一 些 想 法 。 关 键 词 ：Ｂ膜技 术 ； 菁 ； Ｌ 酞 卟啉 中 图 分 类 号 ：６ ２ ０ Ｇ ４ ． 文献标识码 ： Ａ 。 文章 编 号 ：６ １ １８ （０ ０ １ ＿０ ５ ２ ｌ７ — ５Ｏ ２ １ ）２ ＿ １ １
高分子纳米LB膜的制备及其光刻性能研究
Ｌ 膜显示 出较 高的抗蚀 性 ，有 望作 为纳米抗 蚀薄 膜材 Ｂ
料在 亚微米刻 蚀领域得 到应用 。 关键词 ： ｌ ｇｎ ｉｂｏ ｌｔＬ ） ａ ｒｕ ．ｌｄ：ｔ Ｂ 膜；光刻 ；聚合物；刻蚀 ｎ ｒ ￣ （ ｅ
中图分类号 ： ０ ８ ４４ 文献标 识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ０ ．７ ２ ０ ）增 刊．２ １ ４ ０１ ３ ９ １（ ０ ７ ０８． ０
２ 实
２１ 材 ．
验
料
用 于光刻 ， 获得 了分辨率 为 Ｏ５ｌ 的 Ｌ ．ａ ｉ ｎ Ｂ膜 图形 。以该
图形 为抗蚀层 ，可将 图形进 一步转移 至金属 薄膜 上 ，得 到分 辨率较 高的金属 图形 ，在 图形转 移的过程 中，这种
Ｎ 十六烷基 丙烯 酰胺通 过丙烯 酰氯与十六 胺反应 ， ．
Ｌ 膜 ，并用 电子束曝光 ，将 图像 由掩膜板 成功地 转移 Ｂ
２２ 实验仪 器 ． 核磁 共振用 Ｂ ｕ ｅ Ｘ．０ ｚ型核 磁共振仪 测 ｒｋ ｒ ＤＰ ４ ０ＭＨ 定； 聚合 物分子量 及分子 量分布用 Ｐ ． Ｐ ０型凝胶 渗 Ｌ Ｇ Ｃ５
透色谱测 定；紫 外光谱用 Ｌ ｍｂ ａ ３ Ｕ ．ｉ 谱仪 测 ａ ｄ ５ Ｖ ｖｓ光
于 光刻 图形 的转移 过 程 以及 质量 的报 道 仍 不多 见 。因
和对 叔 丁 基 苯酚 甲基 丙 烯 酸 酯 （ Ｐ ＭＡ）的共 聚 物 Ｂｈ
此 ，我们 合成 了一种 新 的有机 高分子材 料，并在适 当的
条 件下制备成 Ｌ Ｂ膜 ，然后 应用 于光刻 ，通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过原子 力显
ｐＨ ． Ｐ ＭＡ ｓ ３ Ｈ （ ＤＡ Ｂ ｈ ）。＂ ＤＡ含 量较 高时，共 聚物 可在 气 －
LB膜的原理及应用
3.1.1 头基
一些头基不是羧基的长链有机化合物也可以在气液界 面上形成压缩不溶性单分子膜。头基的极性决定膜的 稳定性。没有极性头基或头基极性较弱的化合物在水 表面上将以油珠或凸镜壮形式存在。但头基的极性较 大则易溶于水而不能成膜。
3.1.2 烷基链
用氟取代脂肪链中的部分或全部氢原子，则变的 更为疏水，则对某一特定的头基较短的链长即能 形成单分子膜。
叶绿素a
3.8.3 肽和蛋白质
许多多肽和类似的材料可以在水面上成膜，如缬氨酶 素。
蛋白质分子的组装可以用吸附法或单分子扫动法来实 现。吸附法就是利用先在气液界面上形成悬浮的类脂 单分子膜，利用类脂分子与亚相中的蛋白质分子的相 互作用将蛋白质分子吸附到类脂膜上就可以了。
3.7.1 两亲聚合物
1、两亲性聚合物的成膜特点：才能在水面上铺展扩 散并形成稳定的单分子膜。 并不要求有很强的不溶性。 对于一些聚合物，虽然在水 面上能够形成单分子膜，但 难以转移到基片上，是因为： 分子量太高、主链刚性太强、 疏水侧基之间有过强的相互 作用。 2、典型的两亲聚合物：聚 （甲基）丙烯酸类两亲衍生 物。
L-B技术
吸附法:
这是拓宽成膜材料上的一个重要进展.所谓 吸附方法,就是利用带电的双亲分子吸附带相 反电性的非双亲性分子,而利用双亲性分子来 成膜和转移.这就是说,本来无法成膜的非双亲 性分子,可以通过能成膜的双亲性分子利用静 电吸附,将非双亲性分子带到单分子膜中.
具体实施有两种办法:
(1) 若双亲性分子可以形成电荷转移络合物,则可 先将它们一起溶解在有机溶剂中,然后按常规方法拉 膜.
若在烷基链中引入一个或多个碳碳双键或三键， 就形成了不饱和化合物。双键引入后由于连接在 双键两端的两部分不能围绕双键旋转，破坏了链 的有序性，从而给分子带来了张力。而且由于双 键比单键强，同时也比单键活泼，所以一些不饱 和化合物形成单分子膜或LB膜后，可以在适当的 条件下聚合，形成聚合物LB膜。
LB膜专题讲座
光电信息学院 新型传感器教育部重点实验室
理想的π -A等温曲线
谢光忠 制作
• ②液态膜 • 随着挡板对单分子层的挤压，表面积缩小，分子
间作用力逐渐增加，压缩使气态膜逐渐转变为二 维液态膜。液态膜具有粘结性，有一定程度的协 同相互作用，也称为流动态膜。其 π -A 曲线外推 到 π 为零时的面积比分子的实际横截面积大，结 构上具有一定的松散性或无组织性。它又可以具 体地分为液态扩张膜和液态凝聚膜。
•
光电信息学院 新型传感器教育部重点实验室
谢光忠 制作
LB膜的结构类型及淀积方法
• LB膜的结构类型 • LB膜的淀积方法
光电信息学院 新型传感器教育部重点实验室 谢光忠 制作
常见的亲水基和疏水基
• 亲水基： —COOK —SO4Na —COONa —
SO3Na —N(胺) —COOH —OH等
• 疏水基：—CH2— —CH3=CH— —CH2—
CO—CH2— —CF2— —CF3等
光电信息学院 新型传感器教育部重点实验室
光电信息学院 新型传感器教育部重点实验室
谢光忠 制作
LB膜成膜原理
• LB膜材料在亚相上的展开机理 • 典型的LB膜材料及有序单分子层的形成 • 亚相液面上单分子膜的特征参数及状态
光电信息学院 新型传感器教育部重点实验室
谢光忠 制作
LB膜材料在亚相上的展开机理
• 将一定量的微溶物或不溶物B置于液体A上（在LB膜方法
气—液界面上的单分 子层示意图
整齐排列的单分子层 示意图
谢光忠 制作
光电信息学院 新型传感器教育部重点实验室
亚相液面上单分子膜的特征 参数及状态
• 表面压π • 表面电势 • 表面粘度
LB技术
缺点：
成膜效率低； LB薄膜均为有机薄膜，它包含了有机材料 的弱点； LB薄膜厚度很薄，在薄膜表征手段方面难 度较大。术可以把一些具有特定功能的有机分子或生 物分子有序定向排列，使之形成某一特殊功能的 超薄膜，如有机绝缘薄膜、非线性光学薄膜、光 电薄膜、有机导电薄膜等。它们有可能在微电子 学、集成光学、分子电子学、微刻蚀技术及生物 技术中得到广泛应用。 LB薄膜电子束敏感抗蚀层有可能成为超高分辨率 微细加工技术的一个发展方向。 有机非线性光学材料具有非线性极化率高、不易 被激光损伤、制备方便等特点，LB技术为有机非 线性材料提供了重要途径。
LB薄膜每层分子的亲油基都指向基片表面
LB薄膜每层分子的亲水基与亲水基相连，亲油基与亲油基相连
LB薄膜每层分子的亲水基指向基片表面
L B制模装置
水槽 刮膜板 表面压传感器 提膜装置
LB薄膜的优点
LB薄膜中分子有序定向排列； 很多材料都可以用LB技术成膜； LB薄膜由单分子层组成，它的厚度取决于 分子大小和分子层数； 通过严格控制条件，可以得到均匀、致密 和缺陷密度很低的LB薄膜； 设备简单，操作方便。
薄膜的化学制备方法
L B 技术
LB技术是指把液体表面的有机单分子膜转移到固 体衬底表面上的一种成膜技术。得到的有机薄膜 称为LB薄膜。 基本原理类似于表面活性剂。其分子具有两性基。 亲水基：羧基（-COOH），醇基（-OH)等； 憎水基：烷烃基，烯烃基，芳香烃基等；
单分子层的转移 根据薄膜分子在基片上的相对取向， LB薄膜可分为X型、Y型、Z型三种类型。
LB技术
成膜分子通常具有两亲性： 亲水端：－COOH、 —COOK、—SO4Na 、 —CO ONa 、 —SO3Na 、 —N(胺) 、 —OH等； 疏 水 基 ：—CH2—、—CH=CH—、—CH2—CO— CH2—、 —CF2—、 —CF3等 。
溶剂
化学惰性，不与成膜物质和亚相反应； 对成膜物质有足够的溶解能力； 不溶解于亚相； 挥发速度适中； 具有相对较低的密度； 高纯度。
3. 亚相
亚相通常为超纯水，有时也会引入金属离子。
4. 基片
常用的基片有石英玻璃、硅片、CaF2 片、云 母片、ITO导电玻璃、不锈钢片、半导体基片 和铂、金等金属片。
基片用于沉积LB膜之前常常要进行亲水或 疏水处理。
LB技术的优点及应用
1.优点
膜厚为分子级水平，具有特殊的物理化学性质；
LB技术
2012432006
主要内容
1 LB技术概念及成膜原理 2 膜的结构类型及淀积方法
3
LB技术成膜条件及要求
LB技术的优点及应用 4
LB技术概念及成膜原理
发现
它是Katharine Blodgtt 和Irving Langmuir
在1933年发现的，因此这一技术称为
Langmuir- Blodgett(LB)技术。
由于亲水基团和疏水基团的作用，就使得分子一个
个整齐地“站立”于亚相表面上，从而形成了整齐 有序密集排列的单分子层。
(O：亲水基 －：疏水基)
图1 气－液界面上的单分子层示意图
膜的结构类型及淀积方法
膜的类型
图2 为实现不同的分子设计功能，可根据不同
的工艺条件形成LB膜的不同结构类型 。
沉积方法 垂直提拉法
LB膜的制备及其在光学中的应用
文章编号:1002-2082(2004 01-0052-03LB 膜的制备及其在光学中的应用王文军, 刘金凤(聊城大学物理系, 山东聊城252059摘要:介绍LB 膜的研究历史、特点、制备方法及其在光学中的应用。
分析了影响成膜质量的因素, 指出了LB 膜在光学领域的应用前景。
关键词:L angm uir 2B lodgett 膜; 单分子膜; 应用中图分类号:TB 43; O 43-39文献标识码:APrepara tive M ethods and Appl ica tion s of Langm u ir -F il m s i n the l F W AN G W en 2I 2(D , L , 252059, Ch inaAbstract :In is , the h isto on m ethods , characteristics and the app licati ons of LB fil m s in the op tical field are . have effect on the quality of fil m depo siti on are analized . T he p ro spect of the LB fil m , w h ich w ill be used the op tical field , is po inted out . Keywords :LB fil m s ; mono layer fil m ; app licati ons引言L angm u ir 2B lodgett 膜(简称LB 膜技术是一种精确控制薄膜厚度和分子排列的单分子膜沉积技术, 即在水气界面上将不溶解的成膜材料分子加以紧密有序的排列, 形成单分子膜, 然后再转移到固体衬底上的制膜技术。
人们研究LB 膜的历史可以追溯到很远。
早在18世纪就有关于LB 膜研究的记录[1]。
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LB 膜材料及其应用欧阳健明(暨南大学化学系,暨南大学生物矿化工程与结石防治研究中心,广东广州510632)摘 要:综述了近几年国内外组装Lang muir-Blo dg ett 膜的材料,包括功能两亲配合物,生物化合物,两亲染料,卟啉和酞菁,富勒烯,两亲导电化合物及聚合物等的研究进展,并讨论了其在新型光电子材料、模拟生物膜功能和制备分子电子器件等方面的主要应用。
关键词:LB 膜;成膜材料;生物分子中图分类号:O 631;O 641.242 文献标识码:A 文章编号:0367-6358(2001)06-0330-04收稿日期:2000-05-29;修稿日期:2001-04-15基金项目:国家自然科学基金重点项目(20031010)和教育部重点科学技术项目(1998-121)资助课题作者简介:欧阳健明,教授,博士。
从事生物无机化学和有序分子膜应用研究。
Langmuir-Blodg et Films M aterials and T heir A pplicationsOUYANG Jian-min(De p ar tment of Chemistry ,Center of B iomineraliz ation Eng ineer ing and Calcili R esear ch ,Jinan Univ ersity ,Guangd ong Guangz hou ,510632,China )Abstract :Sum marizes the progr ess on Lang muir -Blodgett film materials,including functional com plex es,bio logical co mpo unds ,amphiphilic dyes ,por phyrins and phthalo cyanines ,fullerenes ,conductive com-pounds,and po lymers.T heir applications w ere discussed in new -type photo electro n materials,simulation in bio logical membrane,and in fabr icatio n of mo lecular electronic devices.Key words :lang muir -blo dgett films ;film materials ;biolog ical m olecules Lang muir-Blo dgeft(LB)膜因具有如下特点而倍受人们的重视:1)超薄且厚度准确控制,这种纳米级的薄膜满足现代电子学器件和光学器件的尺寸要求;2)膜中分子排列高度有序且各向异性,使之可根据需要设计、实现分子水平上的组装;3)制膜条件温和,操作简单。
因而,LB 膜在发展新型光电子材料,模拟生物膜的功能和制备分子电子器件等方面表现出广阔的应用前景[1]。
近年来,LB 膜技术有了相当大的发展,由LB 膜功能体系所实现的分子尺度上的装配已经成为高新科学技术发展中的一个热点。
由于LB 膜的性质、结构和组装等与成膜材料密切相关,本文对目前所研究的成膜材料及其主要应用进行综述。
1 研究现状1.1 功能两亲配合物能形成LB 膜的材料大都是表面活性剂分子,即两亲分子。
最典型和最简单的成膜物质是脂肪酸,其亲水头基为COOH ,尾链为(CH 2)16CH 3。
一种好的成膜材料,其亲/疏水比要适中。
当亲水性太强时,材料可能会溶于亚相水溶液中;而疏水性太强则导致其在水面上扩展不开,形成油珠悬浮于水面上。
现代LB 膜研究的重要目的之一是制备功能化和器件化的LB 膜,因而,将具有特殊光、电、磁、热等性质的过渡金属配合物组装到LB 膜中将产生具有预期厚度和预期分子排列的功能超薄膜[1]。
近年来,大量功能化的两亲配合物和两亲聚合物材料被合成,并对它们之间在结构上进行了巧妙的组合与互补。
其中一类是用LB 膜作电致发光(EL )器件的发光层[2]。
图1为作者等[3]用二[N -十六烷基-8-羟基-2-喹啉甲酰胺]合镉[Cd (HQ )2]的LB 膜作发光层所制备的EL 器件的亮度曲线,LB 膜的层数和沉积压均会影响器件的电致发光。
图1 不同层数Cd(HQ)2的L B膜为发光层时EL器件的亮度与电流密度的关系1.2 生物化合物LB膜所具有的物理结构和化学性质与生物膜很相似,具有极好的生物相溶性,并能把功能分子固定在既定的位置上,因而,LB膜被用作生物细胞的简化模型。
在高等植物中发现的绿色色素叶绿素a 自身可以在气/水界面形成稳定的单分子膜,并组装为LB膜[4],这些膜成为光合作用模型膜的基础。
类胡萝卜素亦是光合作用的色素,它吸收不被叶绿素吸收的光波,并在生物膜中作为补充光受体。
在分子电学中,人们对象 -萝卜素(2)这样的化合物很感兴趣,归因于他们含有一不饱和碳链,这个碳链在一定的多层LB膜集合体中可以作为分子导线。
通过化学方法将生物素分子的尾部与磷脂酰乙醇胺(DM PE)分子的头部偶联起来,便可以利用这一系统来作二维有序化的研究,同时也可以作为蛋白质分子与膜相互作用的一个模型体系,这在生物器件和生物传感器的研究中具有重要意义[5]。
胆红素(BR,3)是动物体内血红素代谢的产物。
人体内BR与金属离子的相互作用对人体的生理有着直接或间接的影响,BR的许多药理作用与金属离子有关。
作者等[6]研究了BR及其衍生物在单分子膜和LB膜中的行为及与金属离子的相互作用。
这种研究相比在水和有机溶剂中更接近人体环境,将有助于人们更好地了解BR与金属离子相互作用及其在动物和人体内的生理功能,了解胆结石的结构和成因。
许多肽类材料可以在气/水界面扩展形成单分子膜,如分子为圆盘形的缬氨霉素和分子为螺旋状构型的短杆菌肽[7]。
离子载体缬氨霉素的单分子截面积约为3.4nm2,它可以选择性地络合并把钾离子运送通过生物膜或合成膜。
蛋白质是多肽的特殊类型。
在纤维状蛋白质中,长的多肽链几乎是相互平行地沿单轴排列,这些蛋白质通常不溶于水。
而球状蛋白是水溶性的,其极性基团倾向于在母体分子外表面。
这种蛋白质常常采用吸附法、单分子扫动法或混合LB膜法成膜[8]。
采用这种方法还制备了抗生蛋白链菌素(Streptavidin)和抗(Streptav idin)和抗生物素蛋白(avidin)的LB膜。
紫膜在光化学循环中具有光驱动质子泵功能,是研究光能转换成电及化学能的理想材料。
尽管采用脂质体、人工平板膜技术对紫膜进行了离体和人为控制条件下的研究,但由于脂质体和人工平板膜的机械稳定性差以及很难制成大面积有序的人工膜,因此,不可能在生物传感器、太阳能转换、生物芯片上得到应用,而紫膜的LB膜却能有效地克服上述缺点[9]。
1.3 两亲染料重要的两亲染料包括花菁(4)和半花菁衍生物(5)。
前者是将两个烷基链取代到染料的生色团上,多用于能量转移的研究;后者具有非线性光学性质。
如半花菁衍生物E-N-二十二烷基-4-[2-(4-二乙氨基)苯乙烯基]氢溴酸吡啶嗡与花生酸混合LB膜的 值达1.24×10-28esu。
另外,带有冠醚的染料6的LB膜可以可逆地检测溶液中低浓度的Ag+离子[16]。
1.4 卟啉和酞菁两亲卟啉(7)和酞菁(8)广泛存在于自然界。
在电子转移蛋白、细胞色素、氧化酶、过氧化氢酶、叶绿素、血红蛋白和肌红蛋白等生物大分中均含有金属卟啉。
没有叶绿素镁卟啉构成的光反应中心源源不断地捕获太阳能,就难以构成地球上生命耗散结构系统的能量循环。
对自然界中卟啉化合物的结构与功能进行化学模拟有助于我们认识卟啉在生物系统中的化学物理机制。
尽管非长链取代的卟啉类化合物也可以形成LB 膜,但研究得更多的是长链取代的卟啉衍生物,尤其是四苯基卟啉类化合物,对其结构和化学传感器、模拟生物过程、光导体和光学调节器等领域中的应用进行了深入的研究[11,12]。
如铜卟啉对NO 2有很高的敏感性,而对其它气体则无反应,显示出良好的选择性。
铜、钴、镍、锰卟啉及一些无金属卟啉的LB 膜元件已成功地实现对N O 2、H 2O 、CO 和Cl 2等的检测[8]。
以混合交替形式形成的钴卟啉和咪唑等衍生物可作为氧的载体,模拟血红蛋白的吸氧过程[13]。
酞菁具有的大 键电子共轭体系,对化学物质稳定,耐高温,因而,酞菁化合物的LB 膜具有明显的光电特性,可作为光导、光电材料和有机非线性光学特性。
如金属Cu 、Ni 和Zn 酞菁的导电性范围为10-4～10-1/ M ,并可通过掺杂达到更高的导电性。
酞菁类衍生物特别适合于作气敏材料,制备气体传感器[14],归因于其大环共轭体系。
在非定域 电子体系中, 电子高度离域化,且跃迁能很小,整个分子具有低电离能和高极化能,因而酞菁分子容易与吸附的缺电子气体分子相互作用形成电子给体-受体对,导致电导率增加,通过检测LB 膜电导的变化或一定电压下电流的变化和质量的变化就可以获知气体存在的信息[14,15]。
1.5 富勒烯富勒烯C 60、C 70等具有许多奇特的物理、化学性质,这不仅为理论工作提出了新的课题,而且在化学、材料及工业上显出广泛的应用前景,因而,构筑富勒烯C 60等的二维有序结构成为当前物理、化学界热门课题。
富勒烯C 60和C 70可以在气/水界面形成压缩单分子膜[16]。
悬浮单分子层的厚度取决于开始的铺展条件(浓度,铺展剂的量)。
要使其形成重复性好的LB 膜,必须引入成膜性能好的两亲物质。
取代的C 60,如1-特丁基-9-羟基富勒烯-60的成膜性能比C 60的好,可以转移到多种基质上,其LB 膜的厚度可叠加至200nm (35层)。
C 60的LU HO 与HOMO 能级差较大(1.71eV ),对应于LU HO 和HOM O 的能带分别是空的和满的,从而阻碍了电子的热运动,导致C 60和C 60的LB 膜为绝缘体。
但1,3,6,11,13,18,28,31-八溴富勒烯-C 60(C 60Br 8)的LB 膜的导电率则大大高于纯的C 60LB 膜[17],处于半导体状态,归因于C 60Br 8的8个溴原子有1个未被占据的空穴载体。
1.6 两亲导电化合物1973年,Ferraries J P 等发现TT F(四硫代富瓦烯)-TCNQ(7,7’,8,8’-四氰基二亚甲基苯醌)具有类似金属的电导,其电导率高达500S /cm 之后,一系列的长链取代的T TF (9)、T CNQ (10)的LB 膜材料被研究。
由于长链的T CNQ 衍生物或电荷转移复合物所形成的导电膜存在着对缺陷、无序的敏感性和导电堆积的一维性质所带来的缺点,因此,发展了另一类高导电性的LB 膜材料:基于聚吡咯骨架(11)、聚合噻吩(12)或低聚噻吩(13)的两亲共轭聚合物。