Et monolag er en såkaldt todimensionel kompakt samling, der består af atomer , molekyler eller celler . I nogle tilfælde taler vi om selvmonteret monolag eller SAM fra engelsk selvmonteret monolag .
Et monolag (Langmuir) eller uopløseligt monolag er en samling af en uopløselig organisk forbindelse med et enkelt tykt molekyle spredt på overfladen af en vandig opløsning. Traditionelt er disse forbindelser amfifile molekyler, der har et hydrofilt "polært hoved" og en hydrofob "hale" : det polære hoved findes i den vandige fase, mens den hydrofobe hale er placeret ved luft-vand-grænsefladen (se lipidmonolag ). Siden 1980'erne er der blevet brugt et stort antal forskellige forbindelser inklusive semi-amfifile forbindelser og polymerer. Langmuir-monolag er især egnede til fremstilling af Langmuir-Blodgett-film, der fremstilles ved at overføre monolaget til et fast substrat.
Et Gibbs- monolag eller opløseligt monolag er et monolag dannet af en forbindelse opløselig i en af faserne og dannes ved grænsefladen mellem faserne.
Et monolag kan komprimeres ved at ændre det tilgængelige overfladeareal ved hjælp af en bevægelig barriere i en Langmuir-balance . Hvis vi måler overfladespændingen under kompression, opnår vi en kompressionsisoterm (modsat), der viser variationen af overfladetrykket π, i mN / m, som en funktion af molekylarealet (i Å 2 / molekyle). Dette svarer til det, vi observerer i en tredimensionel model: trykket varierer alt efter volumen.
Flere faser kan detekteres og adskilles af faseovergange, hvor overfladetrykket ikke ændres, når molekylarealet stiger eller falder. Dette ses også i tre dimensioner i normale faseovergange med volumenændring, da trykket forbliver stabilt.
De to-dimensionelle faser er i stigende rækkefølge af overfladetryk:
og undertiden en såkaldt krystallinsk fase, som inkluderer de væskekondenserede og faste faser (LC + S).
Hvis vi komprimerer den faste fase, ankommer vi til et punkt, hvor monolagets molekyler ikke længere kan omarrangere sig i forhold til hinanden for at absorbere det overskydende tryk, der fører til ødelæggelsen af monolaget, kaldet sammenbruddet .: Visse dele af monolaget vil danne miceller , flerlag, liposomer, der passerer ind i den vandige fase. En anden anglisisme, lift-off , bruges til at betegne det molekylære område, for hvilket den første stigning i overfladetryk observeres.
Monolag findes ofte i biologi . For eksempel er en micelle et sfærisk monolag, og et lipid-dobbeltlag (i cellemembraner) er teknisk en samling af to monolag. De findes også i nogle arkæer .
I cellekultur beskriver et monolag strukturen dannet af celler, der ikke vokser i alle retninger, men kun ved siden af hinanden. Dette giver et lag med kun en celle tyk.
Et monolag består kun af et molekyle / celle tykt, hvilket er ubetydeligt sammenlignet med tykkelsen af den vandige underfase. Det er derfor meget vanskeligt at anvende aktuelle analysemetoder direkte. Imidlertid er der udviklet flere teknikker til analyse af monolag.
Fysisk metode | Opnået information |
Isoterm kompression | Overfladetermodynamik, molekylære områder, faseovergange |
Overfladeviskositet | Viskoelasticitet |
Ellipsometri | Optiske filmkonstanter, faseovergange |
Fluorescensmikroskopi | Organisering af domænerne for markerede arter, observation af domænerne |
Brewsters vinkelmikroskopi | Struktur af mikrodomæner og distribution af deres størrelser |
Røntgenrefleksion | Molekylær orden i planet, orientering af molekyler, faseovergange |
Generering af sumfrekvensen | Conformational rækkefølge af strenge |
Anden harmonisk generation | Conformational rækkefølge af strenge |
Fasemoduleret refleksionsabsorption Infrarød spektroskopi (PM-IRRAS) | Konformation og orientering af kæder, sekundær struktur af proteiner og orientering af funktionelle grupper |