単層

単層とは、一般的には原子や分子からなる単一の密集した層である。^[1] 単層は細胞から作られることもある。 自己組織化単層は表面上に自然に形成される。グラフェンや二硫化モリブデンのような層状結晶の単層は、一般に2D材料と呼ばれる。

ラングミュア単分子膜または不溶性単分子膜は、ラングミュア・ブロジェットトラフ内の水性サブ相に塗布された不溶性有機材料の1分子厚の層です。ラングミュア単分子膜の調製に使用される従来の化合物は、親水性のヘッドグループと疎水性のテールを持つ両親媒性材料です。1980年代以降、ラングミュア単分子膜の製造には、ポリマー、セラミック、金属ナノ粒子、ポリマーなどの高分子など、半両親媒性を含む多数の他の材料が使用されています。ラングミュア単分子膜は、固体基板上に転写された単分子膜によって形成されるラングミュア・ブロジェット膜(LB 膜)の製造用に広く研究されています。

ギブス単分子層または可溶性単分子層は、単分子層が形成される 界面によって分離された相の 1 つに可溶な化合物によって形成される単分子層です。

単分子層形成時間または単分子層時間は、新鮮なアルミニウムに付着した酸素などの吸着物質によって表面が覆われるのに要する平均時間です。吸着物質の付着係数が 1 で、表面に到達したすべての分子が再蒸発せずに吸着する場合、単分子層時間は非常におおよそ次のようになります。

${\displaystyle t={\frac {3\times 10^{-4}\,\mathrm {Pa} \cdot \mathrm {s} }{P}}}$

ここで、tは時間、P は圧力です。300 μPa (2×10 ⁻⁶ Torr)の圧力で表面が覆われるには約 1 秒かかります 。

ラングミュア膜バランス内の移動障壁でラングミュア単分子膜の面積を変更することで、ラングミュア単分子膜を圧縮または拡張できます。圧縮中に界面の表面張力を測定すれば、圧縮等温線が得られます。この等温線は、面積（表面濃度 の逆数）に伴う表面圧（ 、ここでは単分子膜が形成される前の界面の表面張力）の変化を示します。これは、圧力が体積とともに変化する3D プロセスに似ています。 ${\displaystyle \Pi =\gamma ^{o}-\gamma }$${\displaystyle \gamma^{o}}$${\displaystyle \Gamma^{-1}}$

さまざまな 2 次元相が検出され、それぞれが相転移によって分離されます。相転移中、表面圧力は変化しませんが、面積は変化します。これは、通常の相転移中に体積は変化しますが圧力は変化しないのと同じです。2D 相は、圧力が増加する順に次のようになります。

• 2 次元ガス: 単位面積あたりの分子数が少なく、相互作用も少ないため、 3D ガスの状態方程式に類似したものを使用できます。理想気体の法則、ここでは1 モルあたりの面積です。表面圧力が増加すると、より複雑な方程式が必要になります (ファンデルワールス、ビリアルなど)。${\displaystyle \Pi A=RT}$${\displaystyle A}$
• 膨張した液体
• 圧縮液体
• 固体

固相に達した後に面積がさらに減少すると、崩壊が起こり、単層が破壊され、可溶性の凝集体と多層体が形成される。

ギブス単分子層も状態方程式に従い、これはギブス等温線から推測できます。

• 非常に希薄な溶液の場合、ギブス等温線を通じて理想気体の法則に類似した法則が成立する。${\displaystyle \gamma =\gamma _{o}-mC}$${\displaystyle \Pi =\ガンマ RT}$
• より濃縮された溶液の場合、ラングミュア等温線を適用すると、${\displaystyle \Gamma =\Gamma _{\max}{\frac {C}{a+C}}}$${\displaystyle \Pi =\Gamma _{\max }RT\left(1+{\frac {C}{a}}\right)}$

単分子膜は、空気と水の界面と空気と固体の界面の両方でさまざまな用途に使用できます。

ナノ粒子単層は、例えば反射防止や超疎水性などの機能表面を作成するために使用できます。^{[2] [3]}

単分子膜は生物学で頻繁に遭遇します。ミセルは単分子膜であり、生体膜のリン 脂質二重層構造は技術的には2つの単分子膜です。ラングミュア単分子膜は、医薬品や毒素の効果を研究するために細胞膜を模倣するためによく使用されます。^[4]

細胞培養において、単層とは、細胞が重なり合って成長するのではなく、すべてが隣り合って成長し、多くの場合、同じ成長表面上で互いに接触している細胞の層を指します。

• ラングミュア・ブロジェット映画
• ラングミュア・ブロジェットトラフ
• 自己組織化単分子膜
• 蒸発抑制単分子膜

• 「単層」。IUPAC化学用語集。IUPAC 。 2009年。doi : 10.1351 /goldbook.M04015。ISBN 978-0-9678550-9-7。 {{cite book}}:|work=無視されました (ヘルプ)
• 単層
• アーヴィング・ラングミュアが水面上での単分子膜の作製を実演している様子。1939 年の映画 (Youtube)