películas de langmuir blodgett

Películas de

Langmuir-Blodgett

Omar Miguel Portilla Zúñiga

2013

Maestría en Ciencias- Química

1

¿Qué es una película de LB?

Monocapas o multicapas de un compuesto anfifílico

sobre un sustrato sólido

Aire

Agua 2

3

Preparación de películas de LB

Solución concentrada

de un surfactante

Solución Diluída

de un surfactante

4

Balanza de Langmuir

5

¿Porqué se forman?

Fuerzas no compensadas

6

Cohesión

7

Técnica de Langmuir - Blodgett

8

9

10

11

12

1

3

Distribución y evaporación del disolvente

Compresión

14

Transferencia

• Permite obtener películas con alta homogeneidad

• Las Monocapas con ordenadas

• Control del grosor, nivel nanométrico

Transferencia de la película

• Vertical

• Esta técnica se usa para moléculas altamente hidrofóbicas.

• Horizontal (“lifting” o técnica de Langmuir – Schaeffer)

• Esta técnica se utiliza para transferir películas muy rígidas.

AguaFase acuosa

15

Las películas pueden ser de tres tipos, según la preparación vertical :

• inmersión repetida– tipo X

• salida repetida– tipo Z

• conmutación de ambos tipos – tipo Y

X

Z

Y

16

17

inmersión repetida– tipo X salida repetida– tipo Z

18

19

Moléculas anfifílicas comunes

-CH2-(CH2)n-

-CF2-(CF2)n-

Unidades aromáticas

Polímeros

-(SiMe3O)Me

-OH, -COOH, -CONH2, -NH2, -NMe3+,

-CN, -PO(OH)2, -SO2OH, -(OCH2CH2)nOH

Cadenas largas y

cabezas con alta

polaridad

Estabilizan la capa

de LB

20

21

22

Otros materiales no polares se pueden propagar formando películas de

Langmuir a menudo son menos estables o muy rígidas (no necesariamente

monocapas)

Otros materiales que forman películas de LB

23

Monocapas de más de un compuesto

Orgánicas

24

Monocapas de más de un compuesto

Orgánicas - Inorgánicas

Una red inorgánica se

introduce en los arreglos

tradicionales orgánicos.

El objetivo es la creación de

materiales en los que las dos

redes se complementan

entre sí para producir

interesantes propiedades.

25

Características del sustrato

• Hidrofílicos:

• Vidrio

• Aluminio, cromo

• Obleas de Silicio

• Hidrofóbico:

• Trimetilclorosilano

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Presión superficial para las dimensiones de la capa

γ Tensión superficial, Agua 73mN/m a 20°C

Placa de Whilhelmy

27

Uso de la placa de Wilhelmy

28

A partir de la determinación de F es posible hallar el valor de la presión superficial:

Balanza

29

Área Molecular (nm2/molécula)

Pre

sió

n s

up

erfi

cial

(m

N/m

)

Fase gaseosa

Fase líquida

Fase sólida

Presión superficial – isotermas de área

30

Fase sólida

Fase líquida

Fase gaseosa

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¿Cómo ocurre la transferencia electrónica en las películas?

Cindra A. Widrig , Cary J. Miller , Marcin. Majda, Electrochemistry at the water/air interface. Lateral electron

transport in Langmuir monolayers, J. Am. Chem. Soc., 1988, 110 (6), pp 2009–2011

32

Xun Zhang , Allen J. Bard, In-trough cyclic voltammetric studies of Langmuir-Blodgett monolayers of a

surfactant derivative of tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(2+) at an indium-tin oxide electrode, J. Am. Chem.

Soc., 1989, 111 (21), pp 8098–8105

33

a) 1mM de NaClO4 a pH 6.7

b) 1mM de NaClO4 a + 0,4 mM de Na2SO4 , pH 4,5

Xun Zhang , Allen J. Bard, In-trough cyclic voltammetric studies of Langmuir-Blodgett monolayers of a

surfactant derivative of tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(2+) at an indium-tin oxide electrode, J. Am. Chem.

Soc., 1989, 111 (21), pp 8098–8105

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Xun Zhang , Allen J. Bard, In-trough cyclic voltammetric studies of Langmuir-Blodgett monolayers of a

surfactant derivative of tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(2+) at an indium-tin oxide electrode, J. Am. Chem.

Soc., 1989, 111 (21), pp 8098–8105

Set A: 2.8E-11

mol/cm2 20% de

cubrimiento

Set B: 6.9E-11

mol/cm2 50% de

cubrimiento

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Horizontal

touching (HT)

Vertical

Dipping (VD)

36

Horizontal

touching (HT)

Vertical

Dipping (VD)

Xun Zhang , Allen J. Bard, In-trough cyclic voltammetric studies of Langmuir-Blodgett monolayers of a surfactant derivative of

tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(2+) at an indium-tin oxide electrode, J. Am. Chem. Soc., 1989, 111 (21), pp 8098–8105

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Aplicaciones

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Desarrollo de sensores

p-terbutiltiocalix[4]areno

Fei Wang, Xiaohan Wei , Chenbin Wang, Shusheng Zhang, Baoxian Ye, Langmuir–Blodgett film of p-tert-butylthiacalix[4]arene

modified glassy carbonelectrode as voltammetric sensor for the determination of Hg(II), F. Wang et al. / Talanta 80 (2010) 1198–

1204 .

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Fei Wang, Xiaohan Wei , Chenbin Wang, Shusheng Zhang, Baoxian Ye, Langmuir–Blodgett film of p-tert-butylthiacalix[4]arene

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1204 .

Isoterma π-A de TCA sobre a) agua, b) subfase acuosa conteniendo 1E-4 mol/L de Hg2+

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modified glassy carbonelectrode as voltammetric sensor for the determination of Hg(II), F. Wang et al. / Talanta 80 (2010) 1198–

1204 .

Electrochemical impedance

spectroscopy (EIS) of a clean,

freshly polished bare GCE(a)

and different layers modified

GCE(b–d) in 1 ×10-3 M and 0.1

M KCl solution; (b) 1 layer, (c) 2

layers, (d) 3 layers. The

frequency range

is from 1 MHz to 0.01 Hz, and

the perturbation signal is 5 mV

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Fei Wang, Xiaohan Wei , Chenbin Wang, Shusheng Zhang, Baoxian Ye, Langmuir–Blodgett film of p-tert-butylthiacalix[4]arene

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1204 .

VC de 1mM de Fe(CN)63- en KCl

a.Diferentes capas (b-d)b.1 capaa.2 capasb.3 capas

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Voltamperogramas de pulso diferencial por

redisolución anódica de 1.0E-8 M de Hg2+ en 0,1

M de H2SO4,

a)GCE, b) Modificado directamente , c)LB-

TCA/GCE (2 capas)

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Voltamperogramas cíclicos en a) 1.0E-8 M de

Hg2+ en 0,1 M de H2SO4, b)LB-TCA/GCE (2

capas)

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