Монослой

Моносло́й — единичный, плотно упакованный слой атомов либо молекул.

Химия

Моносло́й Ленгмю́ра или нерастворимый монослой — это нерастворимый слой толщиной в одну молекулу органического материала, распространённый в водной фазе. Обычно для приготовления монослоёв Ленгмюра используются амфифильные материалы, которые достигают гидрофильной группы и гидрофильного хвоста. Начиная с 1980-х монослои Ленгмюра были получены из множества других материалов, включая макромолекулы, такие как полимеры. Монослои Ленгмюра широко изучаются для производства плёнок Ленгмюра-Блоджетт (LB-плёнки), которые формируются размещением монослоёв на твёрдых подложках.

Моносло́й Ги́ббса или растворимый монослой — это монослой, формируемый на смеси, которая растворяется в одной из фаз, разделяемых поверхностью, на которой формируется монослой.

Время формирования

Время формирования монослоя — промежуток времени, который в среднем требуется на покрытие поверхности адсорбатом, к примеру кислородом. Если адсорбат имеет коэффициент прилипания равный 1 (то есть каждая молекула, которая достигает поверхности, осаждается на ней, а не отражается), то время формирования монослоя описывается формулой:

<math>t = 3 \times 10^{-4} / P</math>

где t — это время в секундах, а P — давление в паскалях. Для того, чтобы покрыть поверхность при давлении 300 µPa (2·10⁻⁶ тор) требуется всего одна секунда.

Фазы монослоя и уравнения состояния

Монослой Ленгмюра может быть сжат или расширен путём изменения его области сдвигом барьера в сбалансированной плёнке Ленгмюра. Если поверхностное натяжение границы раздела измеряется путём сжатия, получается «изотерма сжатия». Эта изотерма демонстрирует изменение поверхностного давления (<math>\Pi = \gamma^o - \gamma </math>, где <math>\gamma^o</math> — поверхностное натяжение границы раздела перед формированием монослоя) на поверхности (обратная поверхностная концентрация <math>\Gamma^{-1}</math>). Это является аналогичным трёхмёрному процессу, где давление изменяется в зависимости от объёма.

Разнообразие бипространственных фаз может быть обнаружено через разделение фазовыми переходами. В течение фазового перехода поверхностное натяжение не меняется, но изменяется площадь, так же как и в нормальных фазовых переходах изменяется объём, а давление остаётся постоянным.

Двумерные фазы, в порядке увеличения давления:

• Двумерный газ: существует несколько молекул, слабо взаимодействующих между собой; таким образом может быть использован аналог уравнения состояния для трёхмерных газов: закон идеального газа <math>\Pi A = RT</math>, где <math>A</math> — область одного моля. По мере увеличения давления необходимо применение более сложных уравнений (Ван-дер-ваальса, вириала…)
• Расширенные жидкости
• Сжатые жидкости
• Твёрдые тела

Если поверхность сократить еще, то происходит коллапс, монослой разрушается и формируются растворимые агрегаты и мультислои.

Монослой Гиббса также может быть описан уравнениями состояния, которые могут быть получены из изотермы Гиббса.

• Для очень разбавленных растворов <math>\gamma = \gamma_o - mC</math>,

через изотерму Гиббса достигается другая аналогия идеального газа <math>\Pi = \Gamma R T</math>

• Для более концентрированных растворов применяется изотерма Ленгмюра <math>\Gamma = \Gamma_{\max} \frac{C}{a+C}</math>, тогда <math>\Pi = \Gamma_{max}RT \left(1+\frac{C}{a}\right)</math>

Биология

Монослои часто возникают в биологии. Мицелла является монослоем, а фосфолипид жидкого слоя клеточной мембраны технически является двумя монослоями.

Клеточная структура

В клеточной культуре понятие монослоя обычно относят к слою клеток, в которых нет клеток, растущих поверх других, а все из них растут вплотную друг к другу и часто соприкасаются друг с другом на одной и той же поверхности роста.

Моноатомный слой

Моноатомный слой — внешний слой поверхности конденсированной фазы на её границе с др. фазой или с вакуумом. Применяется в тех случаях, когда имеется выраженная поверхность, но нет фазы в термодинамическом понимании (тонкие пленки, тела биол. природы, мембраны и пр.).

Моноатомный слой, как правило, является адсорбционным. Адсорбционный слой можно считать М.с. тем более строго, чем однороднее по составу и структуре адсорбат и адсорбент. Толщина различных моноатомных слоёв колеблется от межатомных расстояний до размеров адсорбиров. макромолекул (до ~10³—10⁴ А).

Мономолекулярный слой

Мономолекулярный слой — слой толщиной в одну молекулу, образуется на границах раздела фаз в результате, например, адсорбции.

Отрывок, характеризующий Монослой

– Да ведь этот, кажется… – обратился он к фельдшеру.
– Уж как просили, ваше благородие, – сказал старый солдат с дрожанием нижней челюсти. – Еще утром кончился. Ведь тоже люди, а не собаки…
– Сейчас пришлю, уберут, уберут, – поспешно сказал фельдшер. – Пожалуйте, ваше благородие.
– Пойдем, пойдем, – поспешно сказал Ростов, и опустив глаза, и сжавшись, стараясь пройти незамеченным сквозь строй этих укоризненных и завистливых глаз, устремленных на него, он вышел из комнаты.


Пройдя коридор, фельдшер ввел Ростова в офицерские палаты, состоявшие из трех, с растворенными дверями, комнат. В комнатах этих были кровати; раненые и больные офицеры лежали и сидели на них. Некоторые в больничных халатах ходили по комнатам. Первое лицо, встретившееся Ростову в офицерских палатах, был маленький, худой человечек без руки, в колпаке и больничном халате с закушенной трубочкой, ходивший в первой комнате. Ростов, вглядываясь в него, старался вспомнить, где он его видел.
– Вот где Бог привел свидеться, – сказал маленький человек. – Тушин, Тушин, помните довез вас под Шенграбеном? А мне кусочек отрезали, вот… – сказал он, улыбаясь, показывая на пустой рукав халата. – Василья Дмитриевича Денисова ищете? – сожитель! – сказал он, узнав, кого нужно было Ростову. – Здесь, здесь и Тушин повел его в другую комнату, из которой слышался хохот нескольких голосов.
«И как они могут не только хохотать, но жить тут»? думал Ростов, всё слыша еще этот запах мертвого тела, которого он набрался еще в солдатском госпитале, и всё еще видя вокруг себя эти завистливые взгляды, провожавшие его с обеих сторон, и лицо этого молодого солдата с закаченными глазами.
Денисов, закрывшись с головой одеялом, спал не постели, несмотря на то, что был 12 й час дня.
– А, Г'остов? 3до'ово, здо'ово, – закричал он всё тем же голосом, как бывало и в полку; но Ростов с грустью заметил, как за этой привычной развязностью и оживленностью какое то новое дурное, затаенное чувство проглядывало в выражении лица, в интонациях и словах Денисова.
Рана его, несмотря на свою ничтожность, все еще не заживала, хотя уже прошло шесть недель, как он был ранен. В лице его была та же бледная опухлость, которая была на всех гошпитальных лицах. Но не это поразило Ростова; его поразило то, что Денисов как будто не рад был ему и неестественно ему улыбался. Денисов не расспрашивал ни про полк, ни про общий ход дела. Когда Ростов говорил про это, Денисов не слушал.
Ростов заметил даже, что Денисову неприятно было, когда ему напоминали о полке и вообще о той, другой, вольной жизни, которая шла вне госпиталя. Он, казалось, старался забыть ту прежнюю жизнь и интересовался только своим делом с провиантскими чиновниками. На вопрос Ростова, в каком положении было дело, он тотчас достал из под подушки бумагу, полученную из комиссии, и свой черновой ответ на нее. Он оживился, начав читать свою бумагу и особенно давал заметить Ростову колкости, которые он в этой бумаге говорил своим врагам. Госпитальные товарищи Денисова, окружившие было Ростова – вновь прибывшее из вольного света лицо, – стали понемногу расходиться, как только Денисов стал читать свою бумагу. По их лицам Ростов понял, что все эти господа уже не раз слышали всю эту успевшую им надоесть историю. Только сосед на кровати, толстый улан, сидел на своей койке, мрачно нахмурившись и куря трубку, и маленький Тушин без руки продолжал слушать, неодобрительно покачивая головой. В середине чтения улан перебил Денисова.
– А по мне, – сказал он, обращаясь к Ростову, – надо просто просить государя о помиловании. Теперь, говорят, награды будут большие, и верно простят…
– Мне просить государя! – сказал Денисов голосом, которому он хотел придать прежнюю энергию и горячность, но который звучал бесполезной раздражительностью. – О чем? Ежели бы я был разбойник, я бы просил милости, а то я сужусь за то, что вывожу на чистую воду разбойников. Пускай судят, я никого не боюсь: я честно служил царю, отечеству и не крал! И меня разжаловать, и… Слушай, я так прямо и пишу им, вот я пишу: «ежели бы я был казнокрад…
– Ловко написано, что и говорить, – сказал Тушин. Да не в том дело, Василий Дмитрич, – он тоже обратился к Ростову, – покориться надо, а вот Василий Дмитрич не хочет. Ведь аудитор говорил вам, что дело ваше плохо.
– Ну пускай будет плохо, – сказал Денисов. – Вам написал аудитор просьбу, – продолжал Тушин, – и надо подписать, да вот с ними и отправить. У них верно (он указал на Ростова) и рука в штабе есть. Уже лучше случая не найдете.