Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Изследвания на химични и биологични процеси на повърхността на конзолата. Хемосорбция на вещества с ниско молекулно тегло и повърхностни химични реакции

<== предишна статия | следващата статия ==>

Сензорните методи на АСМ използват два класа с ниско молекулно тегло

модификатори на повърхността: силани, които се свързват със силиконова повърхност

конзолни, и тиоли - вещества, които образуват ковалентна връзка на нейния собствен атом

сяра със злато, за която обикновено е отразяваща повърхност

повечето конзоли.

В случая на тиоли, химични съединения със структура SH-R, където R е

хемосорбцията на въглеводородни радикали е описана чрез реакцията [65]:

RSH + Au RS Au + 1/2 H2

където ka и kd са сорбционни и десорбционни константи. Резултатът от реакцията е образуването на

монослой. При нормални условия във въздуха и в разтвор, молекулярният филм

алканотиолите имат повърхностно напрежение в зависимост от свойствата на молекулите,

който има електростатично, пространствено или друго естество.

История на конзолните сензори, съдържащи рецепторни слоеве, състоящи се от

монослойни филми от вещества с ниско молекулно тегло, започва през 1997 г., когато

IBM изследователи за първи път са получили изотермични криви на сорбция

алканотиоли с п = 4, 8, 12 на повърхността на конзолата, покрита със златен филм (Фиг.

1.15) [34].

Фиг. 1.15. Изотерми на сорбция

алканотиоли [34] с п = 4, 8, 12

(първи ред

показателен

приближение).

От фиг. 1.15 показва, че данните отговарят на уравнението на >

Използва се за описване на кинетиката на процеса на изотермична хемосорбция на монослой

тиоли [34,65,71]:

където θ е относителният брой на свободните позиции за адсорбиращото вещество, ka и kd

- константи на скоростта на процесите на адсорбция и десорбция, С е концентрацията на адсорбата в

разтвор. Решението на това уравнение е записано като

където k '= C / (C + [kd / ka]) и общата скорост на сорбционния процес е ksor = kaC + kd.

Различната изотерма (Фиг. 1.15) се появява в различни стойности на силата

повърхностно напрежение при хемосорбция на алканатиолови молекули с различна дължина.

Промяната в повърхностното напрежение, пропорционална на дължината

въглеводородните части на молекулите се свързват от авторите [34] със стойността на индуцираната

диполен момент на молекулата, който зависи от неговата дължина. Мишел Годен с колеги

[57] използваха додеканотиолови молекули като инициатор за калибриране на повърхността

напрежение за проверка на качеството на получения монослой върху златни повърхности,

с различен нанорелиф.

В [35] е представена комбинация от два изследователски метода.

монослоеве, които се свеждат до паралелно измерване на дебелината на получения филм и

механични напрежения в него. Ясно е показано, че в процеса на формиране

монослой от додеканотиоли на повърхността на златния филм има няколко етапа

самоорганизация. Като цяло има три фази на самоорганизиращо се образуване.

монослоеве, които се характеризират по следния начин [57,69]: фаза на лъжа (райе

фаза) (Фиг. 1.16 а), фазата на началото на припокриването (междинна фаза) (Фиг. 1.16 б) и фазата

пълна организация (фаза на изправяне) (фиг. 1.16 в).

Фиг. 1.16 Етапи на образуване на самоорганизиращи се монослои на тиоловите молекули

повърхност от монокристално злато.

В конкретния случай на алканотиоли CH3- (CH2) n-1-SH, ъгълът на наклона на молекулите в

крайният етап на образуване на монослой върху атомно гладък субстрат е

30 ° [73]. Като цяло структурата на филма подлежи на многобройни

изследвания. Структурата и свойствата на филмите се дължат на конкуренцията на различни видове

силите на ван дер Ваалсовото взаимодействие, химични, пространствени и електростатични

фактори, които организират филма в двуизмерен кристал.

Информация, получена от кинетиката на микрокантилевер

формирането на самостоятелно сглобени филми е в известен смисъл повече

съдържание, отколкото полученото чрез методите на повърхностния плазмон

резонанс [5], кварцово микроизтегляне [65], елипсометрия [35] и измерване

ъгъл на омокряне [6]. Огъващият микрокантилевер носи информация за развитието

странични напрежения във филма върху неговата повърхност, които могат да продължат

когато масата и дебелината на монослоя остават почти непроменени, например, в случая

фазови преходи, придружени от възстановявания вътре в тиоловия филм [35] или. \ t

протеини [80].

Принципите на функциониране на рН-

сензори на базата на микрокантилевър сензори. Основна причина за създаване

повърхностни сили в монослой, е електростатично отблъскване

функционални групи (амин или карбоксил), съдържащи се в тиол

молекули. Когато рН на средата се промени, функционалните групи се зареждат или

бяха изхвърлени, променяйки по този начин количеството на повърхностното налягане, което е

причинява конзолно огъване. В [33] конзолата модифицирана ω-

Меркаптохексадекановата киселина се използва също като рН-метър и

йономерен.

Използване на самостоятелно сглобен монослой, състоящ се от мономери

алканотиол с фероценови групи (12-фероценил-1-додекантиол).

контрол на окислително-редукционната реакция на повърхността на конзолата [64]. при

поставяне на конзола във воден разтвор на фероценови групи с перхлорна киселина,

разположен на повърхността на монослоя, започва да се окислява и електростатично

взаимно се отблъскват, генерирайки повърхностно налягане във филма, което води до

огъване на конзолата в посока на неговата немодифицирана повърхност (фиг. 1.17)

Фиг. 1.17. Сензорът, който произвежда контрол на окислението

реакция на възстановяване на повърхността на конзолата

[64].

Модификация на повърхността на конзолата чрез съединения с ниско молекулно тегло

използвани като основа за високочувствителни сензори за тежки

метали. Преди няколко години беше предложен метод за функционализиране на повърхности с

като се използват молекули на краун етер, имобилизирани върху монослой от декантиоли (Фиг.

1.18), способни да селективно свързват йони на алкални метали [78]. При гмуркане

сензор в анализирания разтвор се наблюдава огъване на конзолата, причинено от промяна

конформация на коронен етер и плътност на заряда в рецепторния слой. праг

Чувствителността на този конзолен сензор към Cs + йони се оказа 10-10 М, и

K + и Na + йони не надвишават 10-7 М.

37

Фиг. 1.18. Рецепторно устройство

слой от цезиеви сензори

химически основа

модифициран конзола

[78].

Същите автори разработиха сензор за високо токсични йони на CrO4.

2-

наномоларна концентрация във воден разтвор [79]. Златна конзолна повърхност

модифициран с триетил-12-меркаптододецил амониев бромид. Йони на хромовия оксид

сорбирани в дислокационните области на отделно заредени аниони и свързани два

амониеви молекули за възстановяване на електростатичното равновесие. В резултат на това

намаляване на кантилевера на повърхностния заряд, първоначално извит

посоката на силиконовата повърхност, отпусната до състоянието с най-ниската енергия

огъване.

Полимерните филми се използват успешно за създаване на химически сензори [66].

При модифициране на масив от осем конзоли с осем вида полимери

В различна степен на разтворимост се прилага широкомащабен химически анализатор

спектър.

Фиг. 1.19. Системата от конзоли, модифицирани филми

различни типове полимери [66]. По-долу - реакцията на конзолната система

върху водна пара и етанол.

Фигура 1.19 (в долната част) показва работата на сензора с полимер

рецепторни слоеве, в които основният механизъм на конзолно огъване е бил

поради набъбване на полимерни филми в различни среди.

Когато се модифицира конзолно устройство с хидрогел, съдържащ молекули на кронен етер,

успя да създаде сензор за Pb2 + йони с чувствителност 10–6 M [109]. заредена

комплексът с краен етер, съдържащ оловни йони, причинява огъването на лъча

набъбване на полимерната матрица. Хидрогелове, съдържащи тетраалкиламониеви соли също са също така

използвани за модифициране на повърхността на конзолния сензор до йони на CrO4

2-,

има чувствителност от 10-11 М към това вещество във водни разтвори [110].

Сравнявайки резултатите от произведенията [79, 110], можем да кажем това

модификация на конзолата с набъбващи полимерни филми в някои случаи

е по-обещаващо от инокулацията на рецептор с ниско молекулно тегло.

Високо чувствителен сензор за йони беше показан в [106].

Са2 +. Повърхността на конзолата е функционализирана с бис монослой (11-

Меркаптундецил) фосфатни молекули, които при взаимодействие с Са2 + йони (c

концентрация в разтвор до 10–7 М) образува стабилна фосфатна йонна двойка.

В резултат на това плътността на заряда във филма на молекулите намалява и конзолата се огъва

страна на монослоя поради намаляване на междумолекулната електростатичност

отблъскване. Чувствителността на сензора с тази рецепторна архитектура беше

равно на 10-9 М концентрация на калциеви йони. В същата работа се смяташе начин

определяне на Са2 + йони с рецептор, състоящ се от 2- (4-меркаптофенокси) -N, N- молекули

диетил ацетамид. Както и в предишния случай, сензорът не показа положителен резултат

отговор на други видове йони: (Na +, K +, Mg2 +) при физиологични концентрации, но

чувствителността на конзолата по отношение на йони на Са2 + е по-висока с три

ред. Механизмът на огъване на конзолата, според авторите на [106], също е имал

електростатичен характер поради способността на Са2 + йони да образуват комплекс с

две аминогрупи от монослойни молекули, с такива йони на други метали

комплекс не се формира.

Персонал е разработил сензор с чувствителност от 10-11 М до Hg2 + йони

Loisian Technical University [107]. Селективност на живачен йонен анализатор

осигурява модификация на използваната златна повърхност на конзолата

молекули алканотиоли. Към йони на други метали (К +, Na +, Pb2 +, Zn2 +, Ni2 +, Cd2 +, Cu2 +)

Сензорът се оказа практически нечувствителен.

Метилживакът е един от най-токсичните производни на живака

откриването на който е разработен сензор на базата на филм, състоящ се от 1,6 молекули

хексантитиол [108]. Взаимодействието на йони CH3Hg + със серни групи от горната част

монослой на рецептора с образуването на ковалентни S-Hg връзки води до

обездвижване на отблъскващи CH3Hg + групи на конзолната повърхност и до

увеличаване на повърхностното налягане в слоя. Сензорът показа изключително висока стойност

чувствителност към метилживак във воден разтвор в насипно състояние

концентрации до стойности от 10-16 - 10-15 M, и в същото време почти завършени

инертност към йони на други тежки метали: (Cd2 +, Pb2 +, Zn2 +, Cu2 +, Ni2 +).

В по-приложни изследвания са използвани конзолни системи

определяне на изключително ниски концентрации на взривни пари [67,70].

Възможност за определяне на следи от експлозиви тринитротолуен (TNT)

демонстрирани ___________ сензори, разработени от P. Datskos и други [67]. структура

слоят на рецептора на конзолата е тънък tert-

butylcalix [6] арена, подуване, когато TNT молекулите проникнат през тях. Скорост

реакцията на полимерния сензор е 10 минути и границата на чувствителност при

съотношението сигнал / шум 3/1 е 520 * 10-9 М. Конзолните капаци,

Използвани са самосглобяеми слоеве от 4-меркаптобензоена киселина

да разработи сензор за пластмасови експлозиви (пентаеритритол тетранитрат, пентрит

и хексахидро-1,3,5-триазин, хексоген) [70]. Сензорно време за пълна реакция

Концентрацията на RDX от 10-30 * 10-9 М е 25 s. Капацитет на рецепторния слой

за свързване на молекулите на експлозивите се дължи, според авторите на [70],

водородни връзки между нитридните групи на експлозиви

и карбоксилни групи на молекули 4-меркаптобензоена киселина.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Инкапсулираните рецептори се иннервират

Обща физиология на сензорните системи. Класификация на рецепторите. Подходящи рецептори. Механорецептори. Хеморецептори. Фоторецептори. Терморецепторите. Обща физиология на сензорните системи

Обработка на информация в превключвателни ядра и проводящи пътеки на сензорната система. Странично спиране.

Приложение на явлението свръхпроводимост в измервателната техника

Оже-спектроскопия

Стационарни и нестационарни ефекти на Джозефсън и тяхното приложение в измервателната техника

Ядрен магнитен резонанс

Времевата характеристика на възприемането на действащи стимули

Архитектура на конзолни сензори и конзолни системи за наблюдение на положението

Импулсни компресори

Феноменът на магнитния резонанс се използва за откриване и измерване на електрическите и магнитните взаимодействия на електрони и ядра в макроскопични количества на материята. Това явление се дължи на парамагнитната ориентация на електроните и ядрените течения външно

Използването на наночастици за изследване на биологични обекти

Връщане към съдържанието: Физически явления

Видян: 2606

11.45.9.51 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .