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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
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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
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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
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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
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Monocapas de más de un compuesto
Orgánicas
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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.
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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
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Uso de la placa de Wilhelmy
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A partir de la determinación de F es posible hallar el valor de la presión superficial:
Balanza
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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
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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
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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
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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)
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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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Isoterma π-A de TCA sobre a) agua, b) subfase acuosa conteniendo 1E-4 mol/L de Hg2+
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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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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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