大豆卵磷脂单分子膜实验
引言：Langmuir-Blodgett(LB)膜技术是目前对有序单分子层制备和研究的最方便有效的方法和手段，它通过精密的机械装置与电子系统的结合来精确控制薄膜厚度和表面压力等重要参数。使用LB膜仪可以动态地研究脂质的单分子层的相变行为，记录膜的分子平均分子面积与表面压力之间的函数关系。LB膜是研究表面活性物质表面特性必可不少的测试手段。此外LB膜测量技术在应用化学，生物膜， 脂质体，集成光学，非线性物理，光电学，稀释活性源，超分子构型等领域都有广泛的用途。
实验目的：
1．了解LB膜仪的使用原理。
2．能够使用LB膜仪得到分子面积和表面压力的关系曲线以及理解相对应的物理相变行为。
实验仪器，试剂和材料：
LB 膜仪为芬兰KSV公司生产的Mintrough型模分析仪器，膜天平测量范围为0~150 mN/m， 测量精确度为0.01 mN/m， 水槽尺寸为323mm×75 mm×5 mm。
大豆卵磷脂购于Sigma化学试剂公司， 氯仿、酒精等其它化学试剂均为分析纯， 水为三次蒸馏水。
实验原理：
液体中各分子之间具有一定的相互吸引作用，这种吸引作用也称之为粘着力，它与物质的性质有关。液体中的分子因在各个方向都受到吸引力而处于平衡状态，但是对于处在空气/液体界面处的分子，受到朝向液相的吸引力大于朝向空气或气相的吸引力，因此气/液界面将自发的最小化其表面积，从而处于紧缩状态。朝向液相的净余吸引作用便在液体表面产生了自由能。这种额外的能量——表面自由能，可通过测量能量/面积关系曲线而将其量化；上述额外的能量也可被称之为线性张力或表面张力，通过测量力/长度曲线而将其量化。所以表面张力也被看作是对界面处的粘着能的量度。极性液体，比如水，分子间具有很强的相互吸引力，因而具有很高的表面张力。任何减小这种相互作用的因素都会降低表面张力：升高系统温度会降低表面张力、任何污染，尤其是表面活性剂也会降低表面张力。因此实验中要特别注意防止污染。
空气/水界面处所拥有额外的自由能，由表面张力γ来量度。20摄氏度时水的表面张力约为73mN/m，这比其它液体的表面张力大很多，所以水是进行单分子膜研究时的最佳亚相物质。将溶在溶剂（该溶剂不溶于水）中的两亲物质用微量调节注射器加到水面上后，溶液便迅速覆盖所有水面区域，待有机溶剂完全挥发后，便在水面上形成单分子膜。如果可覆盖的面积大，则相邻分子间的距离便大，分子间的相互用就小，此时单分子膜可以看成二维气体，这时单分子膜对水的表面张力的影响很小。如果利用滑障系统减小膜面积，分子间便会产生排斥作用。由于气/液(如水)界面单分子层的存在，使液相的表面张力由 g0降低为 g，定义表面压——p
γ：有单分子膜时的表面张力
γ0：没有单分子膜时的表面张力
利用Wilhelmy 吊片法测量表面压，即通过测量由于表面张力而施加在悬挂着的Wilhelmy吊片上的力来测量表面压，Wilhelmy吊片的一部分被插入到亚相中，然后根据Wilhelmy吊片的尺寸将力转换为表面张力（mN/m）。
吊片受到向下的力为：
其中：lp、wp、tp、ρp分别为 plate的长、宽、厚、 密度
h1插入液体的深度、ρ1液体密度
θ液体与固体吊片间的接触角、 γ表面张力
通过测量成膜前后施加在静止吊片上力的变化来测量表面压，如果吊片完全被浸润（cosθ=1）此时表面压由下式得到：
（如果wp》tp）
表面压（p）与两亲分子所占据的水面积（A）间的函数关系。测量是在等温条件下进行的，故称之为表面压-面积等温线或简称为等温线。通常等温线是在恒定速度压膜的情况下连续检测膜压得到的。
实验内容：
（1）单分子膜的表面压力-平均分子面积(π-A)曲线
将大豆卵磷脂脂溶解在氯仿/甲醇(3:1， V/V) 中形成浓度为0.5μmol/mL的溶液。 用Minitrough型膜分析仪器制备LB膜。 用微量进样器将溶液均匀地滴加到亚相表面， 让其自动迅速铺展开， 静置15min， 待亚相上有机溶剂完全挥发后， 两滑障以10mm/min的速度压膜。 膜表面压力由Wilhelmy吊片式天平检测。 π-A曲线由计算机控制自动获得。
实验步骤：
1、打开电脑和LB膜分析仪开关。
2、首先，清洗LB膜仪，包括水槽、滑障，使用无水乙醇清洗3-4次，清洗完后安装到LB膜仪固定位置。
其次，挂好吊片。
最后，加适量的亚相，如果使用做π-A曲线的水槽，加入220mL水溶液，如果使用镀膜的水槽则加入250mL的水溶液。
3、打开软件
会出现两个对话框
(1)
开始新的实验。
浏览之前做过的实验
参数设置
（2）控制设备，如滑障，平衡状态等。
观察窗口示数，可以不断清零，使纯水的表面压在-0.1—0.1之间波动。
4、当纯水的表面压波动较小时，加入实验试剂。用微量进样器将22μL DPPC溶液均匀地滴加到亚相表面， 让其自动迅速铺展开， 静置15min， 使亚相上有机溶剂完全挥发。
打开
，会出现下面的窗口
当我们需要测量等温线时，点击Iso。
在设置参数时需要变动的数据主要有一下几个：Name，User，Substance1。
根据自己的实验内容设置。当参数设置完之后点击start，进入到另一个界面，
点击
清零，当溶剂挥发完之后点击Go，开始记录数据。
如图所示：
保存数据：
（2）将膜转移到云母片上。
1． 前三步和π-A曲线的测量是一样的，从第四部开始有所不同。在滴加试剂之前通过软件设置将云母片放入亚相中。在Dipper1里面设置。
2． 选择Dip。
3．所填内容为Name，User，subphase，substance1，substrate。设置好参数之后，点击Accept Edits。
4． 选择From Go to Stop/Dip，Surface Pressure。如果需要在30 mN/m下镀膜则将Targe设置为30mN/m。点击Go，滑障开始压膜。
5. 当膜压到达30mN/m时，自动停止，弹出一个窗口，
设置Upper limit[mm]:40，只要能够保证将云母片提出水面即可。
Speed up [mm/min]:20， 根据实验要求设置。
Lower limit[mm]:-0.1
选中Keep pressure control after dipping。
点击Start，云母被提出水面后等待十几分钟将云母取下来，放在已经准备好的器皿中保存，待测。
6.清洗实验仪器，并且放置到准备位置，关闭软件，仪器，电脑。
实验思考与讨论：
1． LB膜技术对实验试剂有什么要求？
2． 使用LB技术除了可以得到表面压力-平均分子面积(π-A)曲线，还可以测量哪些曲线？
3． 制备LB膜有哪些方法？
