generalidades y usos de PLB

1. Películas de
Langmuir-Blodgett
Omar Miguel Portilla Zúñiga
2013
Maestría en Ciencias- Química
1

2. ¿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
3

4. Balanza de Langmuir
4

5. ¿Porqué se forman?
Fuerzas no compensadas
5

6. Cohesión
6

7. Técnica de Langmuir - Blodgett
7

8. 8

9. 9

10. 10

11. 11

12. 12

13. Distribución y evaporación del disolvente
Compresión
1
3

14. Transferencia
• Permite obtener películas con alta homogeneidad
• Las Monocapas con ordenadas
• Control del grosor, nivel nanométrico
14

15. Transferencia de la película
Agua
Fase acuosa
• 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.
15

16. 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
17

18. 18

19. Moléculas anfifílicas comunes
-CH2-(CH2)n-
-CF2-(CF2)n-
Cadenas largas y
cabezas con alta
polaridad
Estabilizan la capa
de LB
Unidades aromáticas
Polímeros
-(SiMe3O)Me
-OH, -COOH, -CONH2, -NH2, -NMe3+,
-CN, -PO(OH)2, -SO2OH, -(OCH2CH2)nOH
19

20. 20

21. 21

22. Otros materiales que forman películas de LB
Otros materiales no polares se pueden propagar formando películas de
Langmuir a menudo son menos estables o muy rígidas (no necesariamente
monocapas)
22

23. Monocapas de más de un compuesto
 Orgánicas
23

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.
24

25. Características del sustrato
• Hidrofílicos:
• Vidrio
• Aluminio, cromo
• Obleas de Silicio
• Hidrofóbico:
• Trimetilclorosilano
25

26. Presión superficial para las dimensiones de la capa
γ
Tensión superficial, Agua 73mN/m a 20°C
Placa de Whilhelmy
26

27. Uso de la placa de Wilhelmy
27

28. A partir de la determinación de F es posible hallar el valor de la presión superficial:
Balanza
28

29. Presión superficial (mN/m)
Presión superficial – isotermas de área
Fase sólida
Fase líquida
Fase gaseosa
Área Molecular (nm2/molécula)
29

30. Fase sólida
Fase líquida
Fase gaseosa
30

31. ¿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
31

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. 32
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.33Chem.
Soc., 1989, 111 (21), pp 8098–8105

34. Set A: 2.8E-11
mol/cm2 20% de
cubrimiento
Set B: 6.9E-11
mol/cm2 50% de
cubrimiento
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.34Chem.
Soc., 1989, 111 (21), pp 8098–8105

35. Horizontal
touching (HT)
Vertical
Dipping (VD)
35

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
36
tris(2,2'-bipyridine)ruthenium(2+) at an indium-tin oxide electrode, J. Am. Chem. Soc., 1989, 111 (21), pp 8098–8105

37. Aplicaciones
37

38. 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–
38
1204 .

39. Isoterma π-A de TCA sobre a) agua, b) subfase acuosa conteniendo
1E-4 mol/L de Hg2+
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–
39
1204 .

40. 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
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–
40
1204 .

41. VC de 1mM de Fe(CN)63- en KCl
a.Diferentes capas (b-d)
b.1 capa
a.2 capas
b.3 capas
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–
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1204 .

42. 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)LBTCA/GCE (2 capas)
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–
42
1204 .

43. 43

44. Voltamperogramas cíclicos en a) 1.0E-8 M de
Hg2+ en 0,1 M de H2SO4, b)LB-TCA/GCE (2
capas)
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–
44
1204 .

45. 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–
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1204 .