Ciśnienie π, mN/m

WARSTEWKI (FILMY) LANGMUIRA WARSTEWKI (FILMY) LANGMUIRA

I LANGMUIRA

I LANGMUIRA - - BLODGETT BLODGETT

Filmy Langmuira - są to filmy utworzone na powierzchni wody lub roztworu (subfazie) przez naniesienie kilku kropel roztworu substancji organicznej

rozpuszczonej w lotnym rozpuszczalniku organicznym (np. chloroformie), który rozpływa się po powierzchni, a następnie odparowuje.

Filmy Langmuira-Blodgett – są to filmy osadzone na podłoŜu stałym , na

przykład przez odpowiednie przeniesienie filmu Langmuira.

Rys historyczny Rys historyczny

XVIII wiek przed ChrystusemXVIII wiek przed Chrystusem -- Babilonia okres Hammurabiego –Babilonia okres Hammurabiego – obserwacja filmobserwacja filmóów w na swobodnej powierzchni cieczy (oliwy wylewanej na powierzchni

na swobodnej powierzchni cieczy (oliwy wylewanej na powierzchnięę wody); z kształwody); z kształtu i tu i zachowania si

zachowania sięę oliwy przepowiadanie przyszoliwy przepowiadanie przyszłłoośćśćpańpaństwa i osstwa i osóób.b.

XVII w. p.n.e. –XVII w. p.n.e. – GrecjaGrecja -- lekanomacja (od gr. lekamilekanomacja (od gr. lekami –– misa, manteiamisa, manteia –– wrówróŜŜenie)enie)

XII wiekXII wiek-- najwczenajwcześśniejsze znane zastosowanie techniczne filmniejsze znane zastosowanie techniczne filmóów powierzchniowych w powierzchniowych -- japońjapońska sztuka grafiki zwanąska sztuka grafiki zwaną sumi-sumi-nagashi. Nanoszenie na powierzchninagashi. Nanoszenie na powierzchnięę wody kropli wody kropli

specjalnego tuszu (tzw. sumi), kt

specjalnego tuszu (tzw. sumi), któóry nastry nastęępnie delikatnie mieszano naoliwionym pnie delikatnie mieszano naoliwionym patyczkiem, uzyskuj

patyczkiem, uzyskująąc na powierzchni wody dyfuzyjne wzory, ktc na powierzchni wody dyfuzyjne wzory, któóre byre byłły przenoszone na y przenoszone na zasadzie adsorpcji na papier k

zasadzie adsorpcji na papier kładziony na powierzchniładziony na powierzchnięę wody.wody.

Czasy staroCzasy staroŜŜytneytne -- najbardziej znane i najliczniejsze doniesienia o filmach olejowycnajbardziej znane i najliczniejsze doniesienia o filmach olejowych h na wodzie dotycz

na wodzie dotycząą zjawiska uspokajania wzburzonych fal morskich poprzez wylewaniezjawiska uspokajania wzburzonych fal morskich poprzez wylewanie oliwy za burt

oliwy za burtęę statkóstatków. Proceduręw. Procedurę tętę stosowali stosowali Ŝeglarze, a odnotowane przypadki Ŝeglarze, a odnotowane przypadki uśuśmierzania w ten sposmierzania w ten sposóób fal cytuje Fulford.b fal cytuje Fulford.

Naukowe badania nad filmami Langmuira zainicjował Benjamin Franklin w 1774 r.

obserwując zachowanie oliwy wylanej na powierzchnię stawu w Clapham.

Franklin zauwaŜył, Ŝe oliwa rozprzestrzenia się na wodzie z zadziwiającą łatwością i w sposób niezwykle szybki, powodując wygładzenie zmarszczek na powierzchni wody.

Dodatkowo stwierdził, Ŝe do pokrycia stosunkowo duŜej powierzchni wody wystarcza niewielka ilość oleju, a powstający film jest bardzo cienki, czasem nawet niewidoczny, a o jego obecności moŜna tylko wnioskować, obserwując wygładzenie powierzchni wody.

Benjamin Franklin - urodził się 17 stycznia 1706 roku w Bostonie, wówczas jeszcze niewielkim miasteczku w stanie Massachusetts, zmarł 17 kwietnia 1790 w Filadelfii,

amerykański polityk, drukarz, wynalazca, filozof, uczony, jeden z negocjatorów traktatu przyznającego Stanom

Zjednoczonym niepodległość.

Franklin był jednym z siedemnaściorga dzieci w rodzinie biednego wytwórcy świec i mydła. W 1723 roku przeniósł się do Filadelfii w stanie Pensylwania. Tam oŜenił się i załoŜył własną drukarnię.

Benjamin Franklin był jednym z najwybitniejszych uczonych XVIII wieku. Zajmował się głównie fizyką i filozofią. W dziedzinie fizyki prowadził m.in. badania nad elektrycznością, jako pierwszy wprowadził pojęcie

elektryczności dodatniej i ujemnej. Odkrył i sformułował

zasadę przyciągania się i oddalania ciał w zaleŜności od

znaku ładunku elektrycznego.

John William Strutt, trzeci baron Rayleigh (1842–

1919), brytyjski fizyk, profesor uniwersytetu w Cambridge w latach 1879-1887 i Londynie od roku 1887

Lord Rayleigh

Lord Rayleigh pierwszy dokonał pomiarów ilościowych i oszacował grubość warstwy oliwy na wodzie.

Badania nad wpływem filmu olejowego na napięcie powierzchniowe wody - napięcie

powierzchniowe roztworu ulega obniŜeniu wskutek "zanieczyszczenia" filmem olejowym.

Lord Rayleigh określił grubość monomolekulamego filmu organicznego (10–20 Å) i stwierdził, Ŝe olej rozprzestrzenia się na swobodnej powierzchni wody dopóty, dopóki utworzony film nie osiągnie grubości jednej cząsteczki.

Agnes Pockels

Agnes Pockels koniec XIX w. – zastosowała prostokątną cynową wanienką

(prototyp podstawowego obecnie urządzenia do badania monowarstw powierzchniowych,

czyli tzw. wagi Langmuira) do pomiaru napięcia powierzchniowego wody po naniesieniu na

jej powierzchnię niewielkiej ilości oliwy. Zmiany napięcia powierzchniowego określała mierząc

siłę potrzebną do uniesienia małego dysku.

Pockels po raz pierwszy badała zachowanie filmów w zaleŜności od ilości naniesionej oliwy

i zauwaŜyła, Ŝe wynik pomiaru zaleŜy od uprzedniego oczyszczenia powierzchni wody oraz

zaobserwowała, Ŝe w trakcie spręŜania filmu, poniŜej pewnej wartości powierzchni napięcie

powierzchniowe drastycznie spada.

W pracy opublikowanej w Londynie w 1891 roku przedstawione zostały po raz pierwszy

izotermy ciśnienia powierzchniowego w funkcji powierzchni przypadającej na cząsteczkę,

a przedstawione tam wyniki są zgodne z wartościami otrzymywanymi w obecnych czasach

przy uŜyciu nowoczesnych technik eksperymentalnych.

Kolejne badania monowarstw prowadzali w latach późniejszych równieŜ W.B. Hardy, postulując określoną orientację cząsteczek na granicy faz oraz W.D. Harkins, któremu

zawdzięczamy opis termodynamiczny dowodzący słuszności rozumowania przedstawionego przez Hardy'ego.

Agnes Pockels

Agnes Pockels (1862-1935)

Nazwę "filmy Langmuira" nadano juŜ z początkiem XX wieku monomolekularnym filmom powierzchniowym w uznaniu dorobku Irvinga LangmuiraIrvinga Langmuira w laboratoriach General Electric Co.

(USA), gdzie prowadził badania naukowe w zakresie fizykochemii powierzchni.

Irwing Langmuir

Irwing Langmuir (1881-1957) fizykochemik amerykański,

pionier badań nad wyładowaniami elektrostatycznymi w gazach i zjawiskami powierzchniowymi

(Nagroda Nobla w 1932 r. w dziedzinie chemii)

Katharine B. Blodgett

Katharine B. Blodgett ściśle współpracowała w laboratoriach GE z Irvingiem LangmuiremIrvingiem Langmuirem Jej zawdzięczamy opracowanie techniki wynoszenia monowarstw Langmuira na

powierzchnię ciał stałych prowadzącą do powstawania filmów wielowarstwowych, zwanych filmami Langmuira-Blodgett, w skrócie LB.

Katharine B. Blodgett

Katharine B. Blodgett (1898–1979) amerykanka - pierwsza kobieta, która uzyskała tytuł dr fizyki w uniwersytecie Cambridge w 1926 r.

W późniejszym czasie BlodgettBlodgett zaangaŜowała się w badania filmów LB, głównie analizując ich właściwości optyczne.

Rys. 1. RóŜnica w powstawaniu filmów Gibbsa (na drodze adsorpcji z roztworów) oraz

monowarstw Langmuira (poprzez naniesienie roztworu substancji na swobodna powierzchnię wody).

Rys. 2. Warstwa cząsteczek amfifilowych (a) w stanie gazu dwuwymiarowego oraz (B) w stanie skondensowanym na powierzchni subfazy w wannie Langmuira

Formowanie się warstw monomolekularnych jest procesem

samorzutnym wynikającym z tzw. efektu hydrofobowego efektu hydrofobowego.

Pomiar ciśnienia powierzchniowego warstwy w funkcji

powierzchni przypadającej na jedną cząsteczkę surfaktantu (π–A) pozwala określić

stan i jako

stan i jakość ść otrzymanej warstwy Langmuira. otrzymanej warstwy Langmuira

Pomiar wykonywany jest w stałej temperaturze, dlatego wykres ciśnienia powierzchniowego w funkcji powierzchni subfazy przypadającej na cząsteczkę nazywany jest

izotermą ciś ci śnienie powierzchniowe nienie powierzchniowe – – pole powierzchni pole powierzchni na cz

na czą ąsteczk steczkę ę (izoterma π–A).

Langmuir:

Langmuir:

do badań stosował substancje chemicznie czyste, zamiast stosowanych wcześniej przez jego poprzedników oleju lub oliwy, badając zarówno ciała stałe jak i ciecze.

udoskonalił aparat pomiarowy stosowany wcześniej przez A. Pockels, który w róŜnych wariantach konstrukcyjnych uŜywany jest do dziś i od nazwiska uczonego nosi nazwę wagi powierzchniowej Langmuira.

W wadze stosowanej przez Langmiura barierka poruszana za pomocą motorka oddzielała powierzchnię czystej wody od obszaru pokrytego filmem.

Pomiar izotermy polegał na rejestracji zmian ciśnienia powierzchniowego wywieranego przez film w trakcie przesuwania barierki i równoczesnej kompresji monowarstwy.

Langmuir Langmuir:

potwierdził wcześniejsze hipotezy dotyczące monomolekularnej grubości filmów,

wnioskował, Ŝe cząsteczki w monowarstwie zorientowane są w określony sposób,

stwierdził, Ŝe długość łańcucha hydrofobowego (powyŜej 14 atomów węgla), nie wpływa znacząco na kształt izoterm ciśnienia powierzchniowego w funkcji powierzchni

przypadającej

na cząsteczkę nasyconych kwasów tłuszczowców i alkoholi tworzących stabilne filmy Langmuira,

postulował, Ŝe cząsteczki w filmie powierzchniowym, przy maksymalnym upakowaniu, orientują się niemal prostopadle do powierzchni swobodnej wody, co wynika z faktu, Ŝe powierzchnia cząsteczkowa dla szeregu związków o róŜnej długości łańcucha węglowego ma identyczną wartość.

Ściskając film przy pomocy barierki powoduje się zbliŜenie do siebie luźno pływających cząsteczek kwasu tłuszczowego. Doprowadzenie zewnętrzną siłą (poprzez barierkę) do punktu Pockels oznacza, Ŝe całkowita swobodna energia filmu została zwiększona tak, Ŝe będzie dąŜył do powiększenia powierzchni czyli film spowodował redukcję napięcia powierzchniowego.

W ten sposób energia filmu się zwiększyła i będzie on dąŜył do zwiększenia

powierzchni.. Langmuir , Ŝe pole powierzchni na 1 cząsteczkę w punkcie Pockels była Pockels taka sama dla:

♦

♦ ♦

♦ Kwasu palmitynowy (hexadekanowy) C

₁₅

H

₃₁

COOH,

♦

♦ ♦

♦ Kwasu stearynowy (octadekanowy) C

₁₇

H

₃₅

COOH,

♦

♦ ♦

♦ Kwasu keratynowy (heksakosanowy) C

₂₅

H

₅₁

COOH, i wynosiła 21 21 Å Å

²²

/cz / czą ąsteczk steczkę ę (0.21 nm

²

/cząsteczkę).

PoniewaŜ długość łańcucha zmieniała się bardzo a powierzchnia na cząsteczkę wciąŜ wynosiła tyle samo to znaczyło, Ŝe cząsteczki w miarę ich ściskania

orientowały się pionowo.

Bardzo duŜy rozwój badań filmów nastąpił w latach międzywojennych. Trzeba tu wymienić takie nazwiska jak: Langmuir, Adam, Harkins i Reedel.

Z punktu widzenia ochrony środowiska – powierzchnia mórz i jezior pokryta jest

naturalnymi filmami, których głównym składnikiem są glikoproteiny.

Adsorption at the liquid/gas interface

Theromodynamic

Theromodynamic zne zne kry kry terium rozp terium rozp ł ł ywania si ywania si ę ę cieczy po drugiej cieczy po drugiej nierozpuszczalnej wzajemnie cieczy

nierozpuszczalnej wzajemnie cieczy

Zmiana potentia potentia łu ł u termodynamic termodynamic znego znego G w wyniku rozpływania się cieczy wyraŜa się G róŜniczką zupełną dG, Równ. (1). dG

B B

AB AB

A A

A dA dA G

A dA G

A dG G

∂ + ∂

∂ + ∂

∂

= ∂ (1)

Rys.3.Rozpływanie się cieczy B o cieczy A.

JednakŜe istnieje zaleŜność pomiędzy zmianami powierzchni:

AB A

B

dA dA

dA = − = ⁽²⁾

Wzrostowi powierzchni cieczy B towarzyszy równoczesny taki sam spadek powierzchni cieczy A i wzrost powierzchni międzyfazowej AB.

Rys. 4. Rozpływanie się cieczy B po powierzchni cieczy A.

JeŜeli = S

_BA

> 0, wówczas ciecz B rozpływa się po cieczy A.

(4)

γγγγ_A AγγγγAB γγγγ_B

A B

A ; G

A A

γ

∂ =

∂

;

A G

B B

γ

∂ =

∂

AB

AAB

G =γ

∂

Ale:

∂

AB B

A spr

A BA /

B

W

S = = γ − γ − γ

(3)

spr

W

BA

koh BB adh

BA spr

BA

W W

W = − ⁽⁵⁾

NaleŜy brać pod uwagę, Ŝe ciecze mogą się wzajemnie rozpuszczać, co

zmienia trochę wartości napięć powierzchniowych i międzyfazowych.

Umieszczając kroplę benzenu na wodzie, początkowo benzen nie rozpuszcza się w wodzie.

Wówczas napięcie powierzchniowe i międzyfazowe wynosi:

woda: 72.8 mN/m benzen: 28. 9 mN/m Benzen/woda: 35.0 mN/m

W

_spr

= 72.8 – 28.9 – 35.0 = +8.9 > 0 +8.9 > 0 → benzen rozpływa się po wodzie.

Po krótkim czasie trochę benzenu rozpuści się w wodzie ale woda praktycznie nie rozpuszcza się w benzenie. Powoduje to spadek , napięcia powierzchniowego wody do 62.4 mN/m.

Teraz W

_spr

= 62.2 – 28.8 – 35.0 = – –1.6 < 0 1.6 < 0

Benzen przestaje się rozpływać, cofa się tworząc soczewkę na filmie benzenu.

Rys..5. Model cząsteczki lecytyny.

Filmy substancji organicznych Filmy substancji organicznych

DuŜe znaczenie mają filmy substancji organicznych o biologicznym znaczeniu, jak proteiny, steroidy, lipidy ze względu na ich znaczenie w organizmach Ŝywych. Dla przykładu na dwu rysunkach pokazano model cząsteczki lecytyny i zaleŜność Π – σ. Krzywa ta jest podobna jak dla prostych kwasów tłuszczowych.

Rys. 6. Izotermaπ-A lipidów.

Powierzchnia A na cząsteczkę, Ų

Ciśnienie π, mN/m

Rys.7. . a) a) Zdjęcie z mikroskopu elektronowego filmu kwasu 2-hydroksytetra-

kosainowego. b) Schemat załamania się filmu. Załamanie następuje przy Π = 68 mN/m.

(Z A.W. Adamson, Physical Chemistry of Surfaces)

Struktura filmu moŜe zaleŜeć od pH wody, poniewaŜ moŜe się zmieniać jonizacja grupy polarnej i siły odpychające. Stąd film moŜe się

zmieniać w ciekły lub nawet gazowy. RównieŜ obecność jonów w

wodzie moŜe bardzo wpływać na strukturę filmu, np. gdy tworzą się

mydła.

Filmy

Filmy Langmuir Langmuir a a – – Blodgett Blodgett

Przeprowadzono równieŜ szereg badań filmów polimerów na powierzchni wody oraz róŜnych filmów na innych cieczach, a takŜe na rtęci. MoŜna takŜe otrzymać filmy pod wodą. W zaleŜności od grubości takiego filmu zmienia się jego barwa. Przy grubościach 60–90 Å film staje się czarny, tzw. black film.

Taki film tworzy np. roztwór lipidu na ramce umieszczonej pod wodą.

Są to filmy osadzone na podłoŜu stałym, np. na szkle. JeŜeli płytkę szklaną zanurzymy do wody, na powierzchni której znajduje się np. stearynian baru (C

₁₇

H

₃₅

COO)

₂

Ba (kwas oktadekanowy) i następnie ją wyciągniemy, to na jej powierzchni zostanie film stearynianu baru. Powierzchnia stanie się hydrofobowa. Proces ten moŜemy powtórzyć kilkakrotnie otrzymując

następne monowarstwy odpowiednio zorientowane, a powierzchnia będzie się zmieniać odpowiednio z hydrofobowej na hydrofilową. Tych

monowarstewek moŜe być nawet sto, co stwierdzono poprzez pomiary interferencyjne. Przy grubszych filmach „wewnątrz” moŜe być „nie

uporządkowanie”.

Metoda ta nazywa się metodą Langmuir-Blodgett.

Obecnie badania nad filmami powierzchniowymi prowadzone są na szeroką skalę w wielu placówkach naukowych i laboratoriach przemysłowych.

Rozwój nowoczesnych technik badawczych sprawił, Ŝe wykorzystywane są nie tylko wyniki pomiarów izoterm powierzchniowych, lecz bada się takŜe właściwości elektryczne, optyczne i mechaniczne filmów Langmuira.

Techniki mikroskopowe pozwalają na:

określenie struktury badanych filmów,

zaobserwowanie przejść fazowych, powstających domen czy struktur wielocząsteczkowych.

Badania są teŜ prowadzone na coraz szerszej grupie związków

chemicznych, a szczególnym zainteresowaniem cieszą się substancje

biologicznie aktywne oraz leki.

Oprócz budowy chemicznej podstawową cechą odróŜniającą surfaktanty jest ich rozpuszczalność w wodzie.

Surfaktanty rozpuszczalne w wodzie tworzą, na drodze adsorpcji z wnętrza roztworu, tzw. rozpuszczalne filmy powierzchniowe, zwane inaczej filmami adsorpcyjnymifilmami adsorpcyjnymi lub monowarstwami Gibbsamonowarstwami Gibbsa.

W przypadku surfaktantsurfaktantóów niejonowychw niejonowych, w miarę zwiększania ilości atomów węgla w łańcuchu hydrofobowym cząsteczki, rozpuszczalność tych substancji w wodzie

drastycznie maleje. JednakŜe po rozpuszczeniu ich w lotnym rozpuszczalniku i naniesieniu takiego roztworu na powierzchnię swobodną wody otrzymuje się (po

odparowaniu rozpuszczalnika) monomolekularny film powierzchniowy, zwany filmem filmem nierozpuszczalnym

nierozpuszczalnym lub filmem Langmuirafilmem Langmuira.

ZwiZwiąązki powierzchniowozki powierzchniowo aktywne

aktywne

jonowe niejonowe

anionowe kationowe

Rys.8. Schemat wagi Langmuira: 1 – drut kontrolny wagi skręceń, 2 – kontrola ścierania powierzchni, 3 – uchwyt urządzenia ścierającego, 4 – naczynie, 5 – urządzenie ścierające, 6 – pływak, 7 – zwierciadło, 8 – ramię do kalibrowania, 9 – głowica, 10 – główny drut wagi skręceń, 11- blaszka złota, 12 – drut utrzymujący zwierciadło, 13 – kontrola

wzniesienia, 14 – prowadnica, 15 – śruba poruszająca.

Rys. VIII.6. Nowoczesna waga Langmuira. 1 – drut kontrolny wagi skręceń, 2 – kontrola ścierania powierzchni, 3 – uchwyt urządzenia główny drut wagi skręceń, 11- blaszka złota, 12 – drut utrzymujący zwierciadło, 13 – kontrola wzniesienia, 14 – prowadnica, 15 – śruba poruszaj

Wanna Langmuira-Blodgett KSV 500

Wanna Langmuira

Wanna Langmuira- -Blodgett Blodgett

Wanny Langmuira

Wanny Langmuira słuŜą do otrzymywania oraz badania monomolekularnych warstw na granicy faz ciecz-gaz lub ciecz-ciecz.

W połączeniu z układem do wynurzania (wanna Langmuira-Blodgett) umoŜliwiają takŜe przenoszenie takich warstw na podłoŜa stałe.

Sekwencyjne zanurzanie i wynurzanie prowadzi do powstania powłok wielowarstwowych.

Wanna Langmuira-Blodgett KSV 2000

Wanna Langmuira-Blodgett typu KSV System 3 wykonana jest z pojedynczego kawałka teflonu (PTFE), jej pojemność wynosi 5,5 dm³. Urządzenie posiada studnię, nad którą znajduje się uchwyt do montowania stałych podłoŜy,

umoŜliwiający zanurzanie ich i wynurzanie prostopadle do powierzchni wanny z prędkością od 0,1 do 85 mm/min lub 0,2 do 170 mm/min.

Wanna posiada dwie ruchome poliamidowe lub teflonowe bariery, które mogą kompresować

monowarstwę z prędkością od 0,1 do 800 mm/min

(kompresja z jednej strony) lub od 0,1 do 400 mm/min

(kompresja symetryczna - z obu stron).

Wanna zaopatrzona jest w platynową płytkę Wilhelmiego, umoŜliwiającą rejestrowanie zmian napięcia

powierzchniowego, która połączona jest z wagą elektroniczną i sprzęŜona z komputerem.

W W ł ł a a ś ś ciwo ciwo ś ś ci fizykochemiczne ci fizykochemiczne

monomolekularnych warstw powierzchniowych monomolekularnych warstw powierzchniowych

Monomolekularne warstwy powierzchniowe występują w róŜnych stanach skupienia:

⇒ stan gazow y G -stan gazow y G - warstwa spełnia zaleŜność πA=RTπA=RT, nazywaną równaniem stanu gazu doskonałego,

⇒ stan ciekłstan ciekły rozpry rozpręŜęŜony LEony LE, liquid expanded

⇒ stan ciekłstan ciekły skondensowany LCy skondensowany LC , liquid condensed, występuje dla niŜszych temperatur i wyŜszych stęŜeń

powierzchniowych),

⇒ stan stałstan stały y S S -- cząsteczki monowarstwy są maksymalnie upakowane i tworzą sztywną warstwę o właściwościach stanu

krystalicznego.

W miarę dalszej kompresji filmu dochodzi do za

załłamania monowarstwyamania monowarstwy (ang. collapse) spowodowanego jej mechaniczną

niestabilnością.

Załamanie monowarstwy jest związane z

drastycznym spadkiem wartości ciśnienia powierzchniowego.

Rys.9. Modelowa izoterma spręŜania π-A

25

Cholesterol

Cholesterol – izoterma π-A

FILMY LANGMUIRA

FILMY LANGMUIRA - - BLADGETT BLADGETT Technika Langmuira

Technika Langmuira- -Blodgett Blodgett

Warstwy LangmuiraLangmuira--Blodgett Blodgett (w skrócie warstwy LB)

naleŜą do grupy ultracienkowarstwowych materiałów osadzonych na podłoŜu stałym (podłoŜa szklane, kwarcowe, polimerowe, metalowe, płatki miki), których

otrzymywanie polega na przenoszeniu warstwy Langmuira, rozpostartej na powierzchni subfazy, na powierzchnię płytki.

Rys.11. Schemat obrazujący przenoszenie filmu Langmuira na

podłoŜe stałe

Rys. 12. Schemat sposobu przenoszenia filmu Rys. 12. Schemat sposobu przenoszenia filmu Langmuira na pod

Langmuira na podłłooŜŜe stae stałłee:

(a) substancja amflfilowa po rozpuszczeniu w lotnym rozpuszczalniku jest naniesiona na powierzchnię wody, tworząc monowarstwę Langmuira

(b) w celu utworzenia filmu LB przez granicę faz odpowiednią ilość razy przesuwana jest w kierunku pionowym stała płytka; za kaŜdym razem na jej powierzchni osadzana jest kolejna warstwa (c i d)

W zaleŜności od charakteru cząsteczek związku stały nośnik moŜe być zanurzany

w cieczy pokrytej monowarstwą taką ilość razy, aŜ osiągnięta zostanie Ŝądana grubość warstwy. MoŜna otrzymywać róŜne rodzaje warstw wieloskładnikowych dzięki

wielokrotnemu nanoszeniu monowarstwy na ten sam stały nośnik.

Jednym z najbardziej znanych typów warstw wieloskładnikowych jest typ Y,

który otrzymywany jest, gdy nanoszenie

monowarstwy na nośnik zachodzi w obu

kierunkach – do góry a następnie do dołu.

RODZAJE WARSTW LB RODZAJE WARSTW LB

Rys. 13. Warstwa typu Y

Rys. 14. Dwa kolejne typy warstw wielokrotnych - X i Z otrzymuje się podczas nanoszenia monowarstwy tylko w jednym kierunku do góry lub do dołu.

Warstwa typu X Warstwa typu X

Warstwa typu Z

Warstwa typu Z

Rys. 15. Metoda Langmuir-Blodgett i Langmuira-Schaefera

Metoda Metoda Metoda

Metoda LangmuirMetoda LangmuirLangmuirLangmuir----SchaeferSchaeferSchaeferSchaeferaaaa Metoda Metoda

Metoda LangmuirLangmuirLangmuirLangmuir----SchaeferSchaeferSchaeferSchaeferaaaa

Metoda Langmuir Metoda Langmuir Metoda Langmuir

Metoda Langmuir----BlodgettBlodgettBlodgettBlodgett Metoda Langmuir

Metoda Langmuir Metoda Langmuir

Metoda Langmuir----BlodgettBlodgettBlodgettBlodgett

a a

Pod Pod ł ł oŜ o Ŝ a w technice LB a w technice LB

Rodzaje stałych podłoŜy:

Hydrofilowe:

- szkło i kwarc

- płytki z tlenków chromu, aluminium i cyny - srebro i złoto (podłoŜa przewodzące)

- płytki silikonowe i z arsenku galu (GaAs) (podłoŜa półprzewodzące)

Hydrofobowe:

- wysokozorientowany grafit pirolityczny (HOPG)

Znaczenie i wykorzystanie film

Znaczenie i wykorzystanie film ó ó w Langmuira w Langmuira

Fizykochemiczne badania filmów Langmuira cieszą się obecnie duŜym zainteresowaniem

nie tylko wśród chemików, ale równieŜ ze względu na ich szerokie wykorzystanie w innych dziedzinach

nauki i technologii, wywierają wpływ na tj. fizykę, biologię, medycynę, farmację i inŜynierię materiałową.

Filmy Langmuira mogą bowiem stanowić doskonały model do badań układów biologicznych,

pozwalający na określenie oddziaływań w systemach fizjologicznie czynnych.

Elektronika Elektronika

⇒

⇒

⇒

⇒ filmy zbudowane ze związków zawierających w swej strukturze układ azo-benzenu dzięki temu,

Ŝe substancje te mogą łatwo ulegać izomeryzacji cis-trans znajdują zastosowanie jako pamięć optyczna

oraz w konstrukcji banków pamięci (urządzeniach słuŜących do przechowywania duŜej ilości danych),

⇒⇒

⇒⇒ filmy utworzone z substancji ciekłokrystalicznych moŜna zastosować w wyświetlaczach, znajdujących

zastosowanie zarówno w matrycach laptopów, kalkulatorach i zegarkach.

CZ CZ Ą Ą STECZKI AMFIFILOWE TWORZ STECZKI AMFIFILOWE TWORZ Ą Ą CE CE WARSTWY LANGMUIRA i LB

WARSTWY LANGMUIRA i LB

Kwasy t

Kwasy t ł ł uszczowe uszczowe

Do najprostszych i najbardziej znanych substancji amfifilowych naleŜą kwasy tłuszczowe

lub alkohole alifatyczne.

Klasycznym przykładem substancji charakteryzującej się budową hydrofilowo-hydrofobową jest

kwas stearynowy (C₁₇H₃₅COOH)

Kwas stearynowy

Charakterystyczną cechą cząsteczek amfifilowych jest ich asymetria

elektryczna, dlatego na granicy faz np.

woda/powietrze orientują się w ściśle określony sposób:

fragmenty hydrofilowe skierowane są w kierunku wody natomiast

hydrofobowe w kierunku fazy gazowej.

Utworzenie warstewki na granicy faz powoduje obniŜanie napięcia

powierzchniowego cieczy.

Ze względu na silnie hydrofilowy charakter grupy –COOH moŜna

przyjąć, Ŝe w wodzie zanurzona jest nie tylko sama grupa kwasowa, ale takŜe co najmniej jedna grupa

metylenowa (–CH₂–).

woda woda powietrze powietrze

Rys. 16. Przypuszczalne ułoŜenie cząsteczki kwasu stearynowego na powierzchni wody

Nie wszystkie cząsteczki o charakterze hydrofobowo-hydrofilowym nadają się do tworzenia warstw Langmuira-Blodgett.

Aby związek znalazł zastosowanie w technice LB musi porządkować się na granicy faz tworząc ciekłą lub stałą fazę krystaliczną. Nie moŜe ulec zatapianiu i nie powinien tworzyć micel w obrębie subfazy.

Warstwy monomolekularne tworzone z małych cząsteczek są często

nietrwałe, w związku z tym powszechne jest stosowanie mieszanin

badanych substancji ze związkami warstwotwórczymi (modelowe

amfifile).

LIPIDY i FOSFILIPIDY LIPIDY i FOSFILIPIDY

Lipidy

Lipidy (gr.. λίπος lípos tłuszcz) to liczna grupa związków organicznych o róŜnorodnym składzie i budowie,

których cząsteczki zawierają długołańcuchowe kwasy tłuszczowe, co nadaje im wspólną własność – złą rozpuszczalność w wodzie, natomiast dobrą

rozpuszczalność w rozpuszczalnikach organicznych.

Są to związki amfifilowe, które zawierają część hydrofobową i hydrofilową, co

zapewnia lipidom, a w szczególności fosfolipidom duŜą aktywność powierzchniową.

Spełniają one wiele istotnych funkcji w organizmach Ŝywych, m.in. słuŜą jako:

źródło energii,

są składnikami strukturalnymi błon biologicznych,

niektóre wykazują silną aktywność biologiczną jako hormony lub witaminy.

lipidy i produkty ich metabolizmu uczestniczą takŜe w przekazywaniu sygnałów w komórce.

Lipidy Lipidy

proste

proste z z ło ł oŜ Ŝ one one

Do lipidlipidóów prostychw prostych zalicza się między innymi triglicerydytriglicerydy (estry glicerolu z kwasami tłuszczowymi), stanowiące głównie materiały zapasowe organizmu.

Lipidy z

Lipidy złłooŜŜoneone zawierają w cząsteczce oprócz kwasów tłuszczowych i alkoholi kwas fosforowy związany z zasadą azotową, np. choliną.

NaleŜą do nich tzw. lipidy narzlipidy narząądowedowe: fosfolipidy i glikolipidy, wchodzące w skład elementów strukturalnych komórek.

W organizmie lipidy występują przewaŜnie w postaci połączeń z białkami.

Fosfolipidy

Fosfolipidy mają kluczowe znaczenie w fizjologii i patologii błon biologicznych.

Stanowią one podstawowy strukturalny i czynnościowy budulec wszystkich błon komórkowych.

Wpływają korzystnie na elastyczność, płynność i przepuszczalność błon komórkowych. .

Dwuwarstwa lipidowa - Podstawowa jednostka strukturalna błony biologicznej.

Ma postać podwójnej warstwy cząsteczek fosfolipidów stykających się ze sobą resztami kwasów tłuszczowych. Hydrofilowe 'główki' fosfolipidów tworzą

zewnętrzną i wewnętrzną powierzchnię dwuwarstwy lipidowej.

Dwuwarstwa lipidowa stanowi rdzeń błon biologicznych i zbudowana

jest przede wszystkim z fosfolipidów, glikolipidów i steroli, które stanowią od 50 do 90 % lipidów wchodzących w skład błony.

Rys. 16. Model płynnej mozaiki białkowo-lipidowej

Specyficzne ułoŜenie cząsteczek sprawia, Ŝe biwarstwabiwarstwa lipidowa pełni funkcję bariery bardzo trudnej do przebycia dla cząsteczek polarnych – rozpuszczalnych w wodzie.

Rys. 17. Budowa biwarstwy fosfolipidowej.

Poszczególnym fragmentom cząsteczki fosfolipidu przyporządkowano odpowiednie kolory:

grupie PO₄^3– – kolor zielony, ⁺N(CH₃)₃ – fioletowy, terminalnej grupie –CH₃ – Ŝółty,

wodzie – niebieski, O – czerwony, glikolowi – brązowy, łańcuchowi węglowemu C – szary.

Fosfolipidy

Fosfolipidy

wykazują tendencję do agregacji lub samoorganizacji, jeśli znajdą się w środowisku wodnym. Zachodzi ona jednak w inny sposób niŜ w przypadku mydeł i detergentów.

Krytyczne stęŜenie micelarne syntetycznej lecytyny wynosi 4,7·10^-7 M i jest o cztery rzędy niŜsze niŜ np. dla SDS.

PoniewaŜ fosfolopidy posiadają po dwa luźne łańcuchy alkilowe i specyficzny układ ładunków w polarnych "głowach", preferowany jest układ dwuwarstwydwuwarstwy niŜ układ micelli.

Taka dwuwarstwowa struktury występuje w agregatach zwanych liposomami.liposomami.

Rys. 18. Zachowanie się fosfolipidów w wodzie

Biwarstwy lipidowe

Biwarstwy lipidowe mają zdolność do samozasklepiania się tworząc zamknięte,

stabilne struktury z hydrofilowymi głowami skierowanymi na zewnątrz i hydrofobowymi ogonami zwróconymi do wewnątrz.

Takie struktury nazywane są liposomami.liposomami

Rys. 19. Struktura liposomu

Liposomy

Liposomy powstają samoistnie z fosfolipidów.

Liposomy

Liposomy są mikroskopijnymi

pęcherzykami (o wielkości 0,01-1 µm), składającymi się z wodnego rdzenia,

otoczonego jedną lub dwiema warstwami fosfolipidów.

Sposób ułoŜenia fosfolipidów w błonie liposomu przypomina budowę błbłony ony plazmatycznej

plazmatycznej ŜŜywej komywej komórkiórki.

Warstwy LB pod mikroskopem

Warstwy LB pod mikroskopem

Techniki badania i charakterystyki film

Techniki badania i charakterystyki filmó ów LB w LB

Pomiary własności powierzchni zorganizowanych filmów są niezbędne w rozumieniu relacji budowa-własności.

Za pomocą połączenia:

⇒ metod spektroskopowych (IR, UV, XPS), metod spektroskopowych

⇒ technik mikroskopowych [pomiar kąta Brewstera (BAM), technik mikroskopowych Skaningowa Mikroskopia Próbkująca (SPM)],

⇒ pomiarpomiaróów optycznych (elipsometria) w optycznych

⇒ badańbadań zwilzwilŜŜalnośalności filmci filmówów (pomiar kąta zwilŜania), bada się:

⇒ morfologię powierzchni filmów w róŜnych skalach od molekularnego do mikroskopijnego,

⇒ mikrostrukturę,

⇒ grubość filmu,

⇒ molekularne uporządkowanie,

⇒ skład chemiczny i reaktywność powierzchni,

⇒ topografię powierzchni i szorstkość,

⇒ mechaniczne własności,

⇒ stabilność filmów.

Techniki badania film

Techniki badania filmó ó w LB w LB

1. Mikrowaga kwarcowa

1. Mikrowaga kwarcowa - - QCM QCM

2. 2. Metody spektroskopowe Metody spektroskopowe

⇒⇒ Spektroskopia UV–Spektroskopia UV–VisVis

⇒⇒ Spektroskopia FT–Spektroskopia FT–IRIR

⇒⇒ Spektroskopia rentgenowska fotoemisyjna (XPS)Spektroskopia rentgenowska fotoemisyjna (XPS)

3. Mikroskopia optyczna i elektronowa 3. Mikroskopia optyczna i elektronowa

⇒⇒ MikroskopiaMikroskopia fluoroscencyjna i fluoroscencyjna polaryzacyjnapolaryzacyjna

⇒⇒ Mikroskopia optyczna kąMikroskopia optyczna kąta Brewsterata Brewstera

⇒⇒ Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM)Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM)

⇒⇒ Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM)Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM)

⇒⇒ Skaningowa mikroskopia próSkaningowa mikroskopia próbkujbkująąca (SPMca (SPM))

⇒⇒ Mikroskopia siłMikroskopia sił atomowych (AFM)atomowych (AFM)

4. 4. Pomiary optyczne – Pomiary optyczne – elipsometria elipsometria

5. Pomiary k

5. Pomiary k ąta zwil ą ta zwilŜ Ŝania ania

1. Kontrola wytwarzania cienkich warstw 1. Kontrola wytwarzania cienkich warstw mikrowaga kwarcowa (QCM

mikrowaga kwarcowa (QCM -- Quartz Quartz CCrystal Mrystal Microbalanceicrobalance)

Mikrowaga kwarcowa, piezoelektryczny kryształ kwarcu umieszczony pomiędzy dwoma elektrodami.

Mikrowaga kwarcowa

Mikrowaga kwarcowa jest czułym przyrządem przeznaczonym do

precyzyjnych pomiarów bardzo małych zmian masy w zakresie od 1 ng do 100 mg.

Mikrowagę kwarcową uŜywa się do monitorowania kinetyki adsorpcji w czasie tworzenia ultracienkich warstw.

Na skutek absorpcji cząsteczek, zachodzącej w warstwie powlekającej kryształ, częstotliwość oscylacji ulega zmianie, stosownie do

zaabsorbowanej masy.

W konsekwencji następuje zmiana w prądzie, która jest następnie rejestrowana.

Technika QCM

Technika QCM jest szybka, prosta i wiarygodna w monitorowaniu adsorpcji cząstek związku na stałym nośniku.

DuŜa wraŜliwość mikrowagi kwarcowej na zmiany masy, czyni urządzenie to idealne do badania mono- i multiwarstw Langmuira-Blodgett.

W technice tej, filmy Langmuira przenoszone są na powierzchnię kryształu mikrowagi kwarcowej, a następnie analizowana jest zmiana częstości

rezonansu. Wynika to z faktu, Ŝe na skutek wzrostu masy na powierzchni elektrody, następuje spadek częstości oscylacji w krysztale.

Mikrowagi kwarcowe wykorzystuje się do pomiaru grubości warstewek (powierzchnia i gęstość warstwy są znane, zaś masa jest mierzona, co pozwala na obliczenie grubości)

WraŜliwość mikrowagi kwarcowej na zmiany masy jest około 100 razy

większa od wag elektronicznych, które wykazują wraŜliwość rzędu 0,1 mg.

Ponadto technika jest znacznie bardziej ekonomiczna, poniewaŜ nie wymaga uŜycia kosztownych urządzeń analitycznych

2. Metody spektroskopowe 2. Metody spektroskopowe

Wiele technik spektroskopowych wykorzystywanych do analizy próbek stosuje się do badania cienkich filmów Langmuira-Blodgett osadzonych na podłoŜu stałym.

Spektroskopia UV

Spektroskopia UV –– VisVis moŜe być wykonana na próbkach osadzanych na odpowiednich przezroczystych powierzchniach - pomiar ilości naniesionej substancji.

Spektroskopia FT

Spektroskopia FT--IRIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) jest przydatna do jakościowego określania składu badanego filmu LB.

Pozwala:

⇒ określić grupy funkcyjne i na tej podstawie analizować skład jakościowy badanej próbki

⇒ analizować skład ilościowy badanego materiału

⇒ dostarczyć informacji o potencjalnych reakcjach, które mogły zajść w filmie, gdyŜ widmo IR umoŜliwia ustalenie jakie wiązania występują w analizowanej próbce.

Spektroskopia rentgenowska fotoemisyjna

Spektroskopia rentgenowska fotoemisyjna (X-ray photoelectron spectroscopy --XPS) XPS analizuje elektrony wyrzucone z badanego filmu LB pod wpływem jego naświetlania

monoenergetycznym miękkim promieniowaniem X (< 8keV).

Technika XPS daje informacje o składzie pierwiastkowym warstwy jak równieŜ o ich rozmieszczeniu i koncentracji w próbce.

Spektroskopia rentgenowska fotoemisyjna XPS Spektroskopia rentgenowska fotoemisyjna XPS

Analiza spektroskopowa elektronspektroskopowa elektronów Augeraów Augera (Auger Elektron Spectroscopy - AES) dostarcza informacji o składzie chemicznym badanej warstwy.

W technice tej analizuje się widmo wtórnych elektronów zwanych elektronami Augera, wybijanych z próbki podczas oddziaływania jej powierzchni z wiązką elektronów pierwotnych.

Foton promieniowania rentgenowskiego ma wystarczającą energię, aby wybić elektron z najgłębszej powłoki K lub L. W procesie zwanym relaksacjrelaksacjąą do powstałej luki elektronowej w powłoce K spada elektron z wyŜszej powłoki L oddając porcję energii w postaci wtórnego fotonu, który z kolei wybija elektron z którejś z podpowłok L.

Zjawisko to z naturalnych przyczyn nie występuje w atomach wodoru i helu, natomiast w cięŜszych atomach takich jak siarka i chlor występują równieŜ przejścia LMM.

3. Mikroskopia optyczna i elektronowa 3. Mikroskopia optyczna i elektronowa

3.1. 3.1.

MikroskopiaMikroskopia fluoroscencyjna i polaryzacyjnafluoroscencyjna polaryzacyjna są szybkimi, łatwymi i szeroko stosowanymi technikami do oceny jakości i anizotropii

zorganizowanych filmów polimerowych.

Technika ta pozwala określić:

⇒ własności mikrostruktury bardzo cienkich filmów osadzonych na stałych nośnikach ( filmy Langmuira-Blodget) oraz warstw na granicy faz woda-

powietrze (warstwy Langmuira),

⇒ strukturalną reorganizację zachodzącą podczas kompresji i rozpadu monowarstw,

⇒ róŜnorodność struktur podczas osadzania pojedynczej warstwy cząstek badanego związku na powierzchni ciała stałego.

Mikroskopia optyczna k

Mikroskopia optyczna k ą ą ta Brewstera ta Brewstera

(BAM BAM - -

Brewster Angle MicroscopeBrewster Angle Microscope

)

- została ostatnio wprowadzona do badania

monowarstw organicznych utworzonych na granicy faz woda-powietrze, jak równieŜ filmów Langmuira-Blodgett osadzonych na stałym podłoŜu.

JeŜeli na granicę ośrodków przeźroczystych pada

światło niespolaryzowane pod takim kątem (kąt

Brewstera), Ŝe promień odbity i załamany tworzy kąt 90^o, to światło odbite jest całkowicie

spolaryzowane w

płaszczyźnie równoległej do granicy ośrodków.

Promień załamany jest spolaryzowany częściowo.

Ilustracja prawa o polaryzacji światła odbitego, θ - kąt Brewstera

BAM 300 BAM 300

BAM 300 firmy KSV

Mikroskopia optyczna k

Mikroskopia optyczna kąta Brewstetaąta Brewsteta jest przydatna do:

⇒ wykrywania przemian fazowych,

⇒ rozdziału mikrofaz oraz zachowania się monowarstw i multiwarstw podczas ich rozpadu

.

Mikroskopi

Mikroskopięę kąkąta Brewsterata Brewstera wykorzystuje się np. do badania morfologii warstw Langmuira-Blodgett kwasów tłuszczowych oraz ich soli, które znalazły

zastosowanie jako nowoczesne materiały półprzewodnikowe w urządzeniach elektronicznych.

Filmy Langmuira - Blodgett (LB) z soli kwasów tłuszczowych okazały być się bardzo dobrymi prekursorami to tworzenia właściwych materiałów

półprzewodnikowych.

Filmy LB umieszczano w atmosferze wodorosiarczanu, gdzie nastąpiła reakcja:

(CH (CH

₃₃

(CH (CH

₂₂

) )

_nn

COO) COO)

_{2 2}

Me + H Me + H

₂₂

S S ⇒ ⇒ 2CH 2CH

₃₃

(CH (CH

₂₂

) )

_nn

COOH + MeS COOH + MeS

gdzie: Me – Cd²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺

n – 16, 18, 20

Obrazy z mikroskopii k

Obrazy z mikroskopii kąąta Brewstera, ta Brewstera, (a) 10 warstw LB soli miedziowej kwasu (a) 10 warstw LB soli miedziowej kwasu

arachidowego, arachidowego, (b) ta sama pr

(b) ta sama próóbka filmu po reakcji z Hbka filmu po reakcji z H₂₂SS Wyniki badania morfologii filmu soli miedzi

(II) kwasu arachidowego.

Badanie warstw przy pomocy mikroskopii kąta Brewstera wykonano po osadzeniu filmu Langmuira-Blodgett soli kwasu tłuszczowego na szklane podłoŜe.

Obrazy BAM 10 warstw LB soli miedziowej kwasu arachidowego – regularna struktura filmu (rys. a).

Po reakcji z H₂S morfologia warstwy mocno się zmieniła z powodu tworzenia się

nanoklastrów, będących wynikiem rearanŜacji organicznej matrycy.

Z tego powodu początkowo jednolita warstwa przekształciła się w pofałdowaną (rys. b).

Obecność pierścieni interferencyjnych w mikroskopowym obrazie wskazuje na znaczące róŜnice w grubościach warstwy.

Mikroskopia elektronowa Mikroskopia elektronowa

Transmisyjna mikroskopia elektronowa

Transmisyjna mikroskopia elektronowa (Transmission Electron Microscope - TEM) i

skaningowa mikroskopia elektronowa

skaningowa mikroskopia elektronowa (Scanning Electron Microscope - SEM)

są dwiema powszechnie uŜywanymi technikami

wykorzystywanymi do charakterystyki morfologii powierzchni, dającymi duŜą rozdzielczość 0,1 nm dla TEM i około 1-2 nm dla SEM.

Elektronowy mikroskop transmisyjny

Zastosowanie mikroskopii elektronowej Zastosowanie mikroskopii elektronowej

TEMTEM słuŜy do badania ultrastruktury ciał stałych z punktu widzenia ich

morfologii, struktury krystalicznej i zaleŜności krystalograficznych pomiędzy elementami struktury.

Metodą SEMSEM moŜna oznaczyć skład ilościowy i jakościowy powierzchni ciał stałych.

Obie metody posiadają wady w odniesieniu do badania organicznych filmów molekularnych Langmuira-Blodgett.

Wysoka próŜnia i strumień elektronów o znacznej energii kinetycznej, mogą uszkodzić delikatną i miękką strukturę filmów.

Muszą one być przygotowane na cienkich podłoŜach wspierających, np.

podłoŜa z azotku krzemu (Si₃N₄) PELCO® albo są powleczone cienkimi filmami przewodzącymi.

Najnowsza wersja charakteryzująca się zastosowaniem niskich napięć i wysoką rozdzielczością SEM ("environmental”) wykazuje lepsze moŜliwości badania filmów organicznych w powietrzu w bardziej naturalnych

warunkach.

Skaningowa Mikroskopia Pr

Skaningowa Mikroskopia Pr ó ó bkują bkuj ą ca (SPM ca (SPM ) )

Scanning Probe Microscopy

Scanning Probe Microscopy (SPM, w języku polskim uŜywany jest termin Skaningowa mikroskopia próbkująca) to ogólna nazwa obejmująca techniki mikroskopowe opierające się na zasadniczo tym samym schemacie:

⇒ ostrze przesuwa się nad powierzchnią próbki,

⇒ podczas przesuwania ostrza pojawiają się oddziaływania zaleŜne od odległości od powierzchni próbki

⇒ obraz jest tworzony komputerowo w oparciu o wielkość oddziaływania w kaŜdym punkcie

⇒ rozdzielczość zaleŜy w największym stopniu od jakości sondy, a nie efektów dyfrakcyjnych, co zdecydowanie odróŜnia te techniki od mikroskopii

optycznej.

Cel ten moŜe być realizowany zarówno przy pomocy skaningowej

⇒ mikroskopii tunelowej (ang. Scanning Tunneling Microscophy - STM),

⇒ mikroskopii sił atomowych (ang. Atomic Force Microscophy - AFM),

⇒ mikroskopii sił magnetycznych (MFM)

⇒ mikroskopii sił elektrycznych (EFM).

KaŜda z tych metod dostarcza innego rodzaju informacji i tylko charakter próbek oraz profil badań określa wybór tej właściwej.