工作原理

位于气-液或液-液界面处不可溶的功能性分子、纳米颗粒、纳米线或微粒所形成的单分子层可定义为Langmuir膜。这些分子能够在界面处自由移动，具有较强的流动性，易于控制其堆积密度，研究单分子层的行为。将材料沉积在浅池（称顶槽）中的水亚相上，可以得到Langmuir膜。在滑障的作用下，单分子层可以被压缩。表面压力即堆积密度可以通过Langmuir膜分析仪的压力传感器进行控制。

在进行典型的等温压缩测试时，单分子层先从二维的气相(G)转变到液相(L)最后形成有序的固相(S)。在气相中，分子间的相互作用力比较弱；当表面积减小，分子间的堆积更为紧密，并开始发生相互作用；在固相时，分子的堆积是有序的，导致表面压迅速增大。当表面压达到最大值即塌缩点后，单分子层的堆积不再可控。

图1 单分子层膜状态受表面压力增加的影响

LB膜沉积过程是将样品从单分子层中垂直拉出（图2a），通过反复沉积技术可制备多层LB膜（图2b），亲水性及疏水性样品均可在液相或气相中沉积为单分子层。

图2 (a). LB沉积过程示意图；(b). 多层单分子膜的制备

交替型LB膜分析仪的镀膜过程如图3所示。当使用两个单分子层压缩沉积池和一个空白沉积池时，可实现交替镀膜，浸渍过程可在3个沉积池中选择任意路径多次循环（图3a）；在共同的亚相（浅蓝色）上方，有两种不同的单分子层（紫色和深蓝色）（图3b）；上臂将样品向下通过单分子膜，由下臂接住样品。沉积循环也可从亚相开始，进行第一层镀膜（图3c）；下臂可根据需要旋转到另一单分子层的沉积池或空白沉积池中，改变沉积池（图3d）；下臂提起样品，传递给上臂（样品从任意一侧通过两个单分子层中任意一个），进行第二层镀膜（图3e）。

图3 (a). 交替沉积池构造示意；(b). 样品在在夹具上；(c). 第一层镀膜；(d). 改变沉积池；(e). 第二层镀膜