有机超薄膜.pdf

３．有機超薄膜 目的： １） 液体表面上に形成される薄膜の形成機構を理解する。 ２） 水面上に形成される不溶性単分子膜の特性を理解する。 3.1 水面上での有機液体の拡がり(p84) 互いに溶け合わない液体が、一方が他方の液体の上に広がって薄い液膜を形成 する場合と、拡がらずにレンズ状になる場合がある。 油滴が安定なレンズを形成する条件 ー界面張力のつり合い（ノイマンの三角形） 気油界面の表面張力、γ が減少して、接触角θが０に近づくと、油滴はレン OV 1 ズ状を保てなくなる。そして    γ VW OW VO A のとき油滴は広がって液膜になる。（光の干渉を示す。） 水面上に油Bを滴下 したときに拡がるか？ 一般に液体Bが液体Aの上を広がるかどうかを示す 拡張係数Sは γＢ B S    γＡＢ A （水） A B AB S0であれば、B はAの上を拡がり、 S0であれば、B はAの上でレンズ状になる。 たとえば次ページの表より ヘキサンは水の上に拡がるが、ヘキサデカンは拡がらないことがわかる。 様々な液体のγ、γ , γ LW LHg S    W L WL ヘキサデカン S=72.88-27.47-53.32=-7.91(-7.88) ヘキサン S=72.88-18.40-50.8=3.68(4.16) ニトロベンゼン S=72.88-44.03-25.7=3.15(3.8) 表面張力を駆動力とする玩具→樟脳船 約100年前レイリー卿が、樟脳運動のメカニズムを検証する研究を行って いた。樟脳粒子は、気水界面上に樟脳分子を展開し、界面の表面張力を 減少させる。樟脳船前後の表面張力差と展開された樟脳膜の濃度勾配を 駆動力として、樟脳は運動する。また、展開された樟脳分子は昇華・溶解 を行うことで、空間的な勾配を維持し、この運動は継続する。 http://mailsrv.nara-edu.ac.jp/~nakatas/H12/post02.htm 3.2 単分子膜(p.86-) 単分子膜ー液体の表面に二次元的に分子が一層並んだ状態 ステアリン酸(CH (CH ) COOH)、水にはほとんど溶解しない。 3 2 16 ベンゼンに溶解すると水面上を拡がり、ベンゼンが蒸発すると ステアリン酸の薄い層が形成される →カルボキシル基を水に浸し、 炭化水素部を気相に配向した単分子膜 （不溶性単分子膜） （界面活性剤→可溶性単分子膜） 水 単分子膜の歴史 歴史上初めて，水面上の単分子膜に科学的な興味を持ったのは，アメリカ独立 戦争の大立物で，雷の研究でも有名なベンジャミン・フランクリン（1706 - 1790） イギリスに渡る途中，艦隊の中で他の船と比べて航跡が滑らかな船があること に気づいた。その原因が料理の油で汚れた水を捨てたため。 →ロンドンのとある池に茶さじ一杯の油をたらしたところ，1000平方メートルにも 広がって凪ぎ（なぎ）を作り出した 体系的な実験ードイツ人アグネス・