Исследование монослоев липида - Ya

Исследование монослоев липида.
Выполнили Матвеев Александр; Матвеев Алексей; Семкин Артем
МБОУ СОШ № 12 г. Ельца Липецкой областин
Руководители: Нестерова Г. С. - учитель физики;
Полунина В. С. - учитель химии.
К настоящему времени существует несколько обзоров, в которых рассматриваются вопросы «молекулярного
зодчества». Этот термин, введенный Л. М. Блиновым, наряду с термином «молекулярная архитектура» также
используется, когда речь идет о создании молекулярных ансамблей с заданными свойствами - структурными и
функциональными. В то время, когда проявился первый интерес к органическим материалам как новым материалам
электроники, чаще всего речь шла о массивных образцах. Идея работы с отдельными молекулами привлекала
исследователей в начале лишь как гипотетическая. Постепенно микроэлектроника органических веществ
(органическая микроэлектроника) становилась «молекулярной микроэлектроникой» в полном смысле этого слова.
На данный момент в перечисленных научно-технических областях одними из наиболее актуальных остаются
следующие проблемы:
-"сборка" молекул с заданным строением, функциональными свойствами, расположением на подложке (проблема
архитектурно-технологическая);
-взаимодействие с соседними молекулами (ближайшим молекулярным окружением), функциональные связи (проблема
информационного обмена между ними);
-адресный доступ к молекуле или ее отдельной части (управление свойствами объектов "наномира" средствами
"макромира").
Одним из возможных путей решения поставленных проблем является развитие технологии Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ),
которая позволяет«работать» с отдельными монослоями (МС) молекул.
При всей несомненной важности и актуальности каждой из перечисленных проблем на данном этапе становления
молекулярной электроники наиболее готовой к решению, по нашему мнению, является первая, отдельным аспектам
которой и посвящена данная работа.
Уверенность в возможности решения «архитектурно-технологической» проблемы обусловлена многими объективными
причинами, в том числе успехами в развитии химической науки и техники точных измерений. Более того, развитие
физического и химического инструментария и методов позволит продвинуться в решении других проблем.
Наибольший вклад в изучение монослоев внес И.Ленгмюр. Ленгмюр был первым, кто занялся систематическим
изучением плавающих монослоев на поверхности жидкости. Ленгмюр дал объяснение результатов экспериментов по
снижению поверхностного натяжения водных растворов в присутствии поверностно-активных веществ, в 1917г.
Разработал конструкцию прибора для прямого измерения внутреннего давления в монослое (весы Ленгмюра) и
предложил новый экспериментальный метод для изучения мономолекулярных слоев. Ленгмюр показал, что многие
нерастворимые в воде амфифильные вещества, представляющие собой полярные молекулы органических веществ
содержащих гидрофильную часть – “голову” и гидрофобную часть – “хвост”, способны растекаясь по водной
поверхности мономолекулярным слоем снижать ее поверхностное натяжение. Изучая зависимость поверхностного
давления (поверхностное давление в монослое – отношение силы межмолекулярного отталкивания
противодействующей сжатию пленки, к единичной длине монослоя (Н/м)) от площади монослоя, Ленгмюр обнаружил
существование различных фазовых состояний монослоя.
Мономолекулярные пленки нерастворимых амфифильных веществ на поверхности жидкости получили название –
Ленгмюровские пленки.
В начале 30-х годов К.Блоджетт осуществила перенос мономолекулярных пленок нерастворимых жирных кислот на
поверхность твердой подложки, получив таким образом мультислойные пленки.
Подход Блоджетт, основанный на методике Ленгмюра, получил название технологии Ленгмюра-Блоджетт, а
полученные таким способом пленки – пленки Ленгмюра-Блоджетт.
В состав установки для изучения пленок Ленгмюра и получения пленок Ленгмюра-Блоджетт входят следующие
основные блоки:
емкость, в которой находится жидкость (субфаза), называемая ванной,
поверхностные барьеры, движущиеся встречносогласованно по краям ванны,
электронные весы Вильгельми, для измерения величины поверхностного давления в монослое,устройство
перемещения подложки.
Для измерения поверхностного давления в монослое в современных установках Ленгмюра-Блоджетт используется
датчик поверхностного давления – электронные весы Вильгельми.
В своей работе мы изучаем поверхностное натяжение монослоя липида при различных температурах с помощью
установки Ленгмюра-Блоджетт и весов Вильгельми.
Липиды — медленный энергетический субстрат. Вследствие малой растворимости в воде липиды не могут достигать
высокой концентрации в крови, и потому они не могут служить энергетическим субстратом для тканей с быстрым
использованием энергии. Липиды — компактный источник энергии, и именно в виде липидов в организме запасается
основная часть энергии. Запасов липидов у среднего человека хватает примерно на 1,5 мес полного голодания. Также
они способствуют всасыванию в кишечнике жирорастворимых веществ, в частности жирорастворимых витаминов.
В ходе работы получено уравнение состояния липида, т.е. зависимость π(S,T). Рассматрели изотермы сжатия липида
при разных температурах(25°C, 38°C, 50°C). Проводили обработку данных получившихся изотерм. Все расчеты и
графики выполнялись в программе Origin8.5 Viewer .