Nanomechanics of Langmuir-Blodgett films

摘要

The topographical and nanomechanical characterization of molecular films is an important issue due to the increasing interest in this kind of 2-dimensional structure, both from a scientific and technological point of view. In particular, Langmuir and Langmuir-Blodgett (LB) films have been widely studied as it is possible to control the area per molecule in the layer, with the consequent control over the sample nanostructure. Langmuir films can be characterized at the air-water interphase by using surface pressure-area isotherms and Brewster Angle Microscopy (BAM). Surface pressure measurements provide information on the films as a whole and BAM provides optical images of areas in the millimetric range with lateral resolution on the micrometric scale. Langmuir films can be transferred onto an atomically flat substrate and the transferred films (LB films) can be studied in the nanometric range using Scanning Probe Microscopies (SPMs). Of these, Atomic Force Microscopy provides topographical information, while Lateral Force Microscopy and Force Spectroscopy provide information about the nanotribological and nanomechanical properties of the films. These techniques, when applied to the study of mixed films, provide information about miscibility, phase separation, domain structure and mechanical properties. In this respect, SPMs can provide information at a nanometric level that it is not available using BAM. Thanks to the possibility of controlling the film surface pressure, correlation between sample nanostructure and nanomechanics can be established.%La caracterització topogràfica I nanomecànica de pel·lícules moleculars és important degut al creixent interès que aquestes desperten, tant des del punt de vista científic com tecnològic. Com a cas particular tenim les pel·lícules Langmuir I Langmuir-Blodgett (LB), les quals permeten el control de l'àrea per molècula I per tant de la nanoestructura de la mostra. Les pel·lícules Langmuir poden caracteritzar-se en la interfase aire-aigua mitjançant les isotermes de pressió superficial-àrea I amb el Microscopi d'Angle de Brewster (BAM). Les mesures de pressió superficial proporcionen informació global de la pel·lícula mentre que el BAM proporciona imatges òptiques d'àrees de dimensions mil·limètriques amb resolució lateral a escala micro-mètríca. Les pel·lícules Langmuir poden ser transferides a un substrat pla (pel·lícules LB) I poden estudiar-se a escala nano-mètrica mitjançant les Microscopies de Sonda Local (SPMs). Entre elles, la Microscòpia de Forces Atòmiques proporciona imatges topogràfiques, mentre que la Microscòpia de Forces Laterals I l'Espectroscòpia de Forces proporcionen informació sobre les propietats nanotribològiques I nanomecàniques de les pel·lícules. En aplicar aquestes tècniques a l'estudi de pel-lícules mixtes, proporcionen informació sobre miscibilitat, separació de fases, estructura de dominis I propietats mecàniques. Degut a la possibilitat de controlar la pressió superficial de la pel·lícula, es pot correlacionar aquest valor amb l'estructura I el comportament nanomecànic de les capes.