0. 1 Аналитический обзор

1.1 Регулярные мультимолекулярные структуры

В начале 20-го века американский химик Ирвинг Лэнгмюр занялся систематическим изучением плавающих монослоев на поверхности жидкости [4]. Он показал, что многие нерастворимые в воде амфифильные вещества, представляющие собой полярные молекулы органических веществ содержащих гидрофильную часть – “голову” и гидрофобную часть – “хвост”, способны растекаясь по водной поверхности мономолекулярным слоем снижать ее поверхностное натяжение. Лэнгмюр разработал конструкцию прибора для прямого измерения поверхностного давления в монослое (весы Лэнгмюра) и предложил новый экспериментальный метод для изучения мономолекулярных слоев. Мономолекулярные пленки нерастворимых амфифильных веществ на поверхности жидкости получили название пленок Лэнгмюра.

Впоследствии ученица Лэнгмюра Катарина Блоджетт осуществила перенос мономолекулярных слоев нерастворимых жирных кислот на поверхность твердой подложки, получив, таким образом, мультислойные пленки [5]. Подход Блоджетт, основанный на методике Лэнгмюра, получил название метода Лэнгмюра-Блоджетт, а полученные таким способом пленки – пленки Лэнгмюра-Блоджетт (ПЛБ).

В последнее время усилился интерес к пленкам Лэнгмюра - Блоджетт. Широкое применение таких структур в различных областях науки и техники обусловлено возможностью варьировать их состав и свойства на молекулярном уровне. ПЛБ применяются в оптике как дифракционные решетки, интерференционные и поляризационные светофильтры, плоские моно- и полимодовые световоды [6,7]. Именно ПЛБ явились основой быстрого прогресса в развитии микроэлектроники и появления новой отрасли – молекулярной электроники, т.е. создания микроэлементов интегральных схем с размерами, близкими к размерам молекул [32,33].

Преимуществом метода Лэнгмюра-Блоджетт является то, что он позволяет без значительных экономических затрат, воспроизводимо получать молекулярные моно- и мультислои на основе органических веществ. Он не требует вакуума, высоких температур и давлений. Уникальность метода заключается в возможности послойно увеличивать толщину пленки, формирующуюся на твердой поверхности, причем толщина каждого слоя определяется размерами молекулы используемого органического вещества и строго контролировать структурное совершенство получаемых пленок.

1.2 Хроматография

Хроматогра́фия — динамический сорбционный метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза,элюент). Процесс анализа пробы делится на 2 этапа:

1. разделение пробы на составляющие компоненты;

2. детектирование и количественный анализ компонентов.

Задача разделения классически решается при помощи хроматографической колонки, которая представляет собой трубку, заполненную сорбентом. При проведении анализа через хроматографическую колонку подают жидкость (элюент) определенного состава с постоянной скоростью. В этот поток вводят точно отмеренную дозу пробы. Компоненты пробы, введенной в хроматографическую колонку, из-за их разного сродства к сорбенту колонки двигаются по ней с различными скоростями и достигают детектора последовательно в разные моменты времени.

Идентификация соединений осуществляется по их времени удерживания. Таким образом, хроматографическая колонка отвечает за селективность и эффективность разделения компонентов. Подбирая различные типы колонок можно управлять степенью разделения анализируемых веществ.

Количественное определение каждого из компонентов рассчитывают, исходя из величины аналитического сигнала, измеренного с помощью детектора, подключенного к выходу хроматографической колонки.

Существует несколько разновидностей хроматографии, которые классифицируются [8,9]:

А По агрегатному состоянию фаз хроматографической системы:

1 ГАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ - хроматографический метод, в котором подвижной фазой является газ или пар;

2 ГАЗО-АДСОРБЦИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ (ГАЗО-ТВЕРДОФАЗНАЯ) - хроматографический метод, в котором подвижной фазой служит газ или пар, а неподвижной - твердый адсорбент;

3 ГАЗО-ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ - хроматографический метод, в котором подвижной фазой служит газ или пар, а неподвижной - жидкость, нанесенная на твердый носитель или на стенки колонки;

4 ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ - хроматографический метод, в котором подвижной фазой является жидкость;

5 ЖИДКОСТНО-АДСОРБЦИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ (ЖИДКОСТНО-ТВЕРДОФАЗНАЯ) - хроматографический метод, в котором подвижной фазой служит жидкость, а неподвижной – твердый адсорбент;

6 ЖИДКОСТНО-ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ - хроматографический метод, в котором подвижной и неподвижной фазами служат несмешивающиеся друг с другом жидкости, причем неподвижная фаза нанесена на твердый носитель или на стенки колонки.

Б По механизму разделения вещества:

1 АДСОРБЦИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ - хроматография, в которой неподвижной фазой служит твердый адсорбент и разделение смеси веществ происходит в результате различия в константах адсорбции веществ. Принцип такой хроматографии описан выше;

2 РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ - хроматография, в которой неподвижной фазой служит жидкий или твердый сорбент и разделение смеси веществ происходит в результате различия в константах распределения веществ между подвижной и неподвижной фазами;

3 ЭКСКЛЮЗИОННАЯ (СИТОВАЯ) ХРОМАТОГРАФИЯ - жидкостная хроматография, в которой неподвижной фазой служит пористое тело или гель и разделение смеси веществ происходит в результате различия в размерах молекул веществ и/или их форме и способности проникать в поры неподвижной фазы.  Примечание: метод, в котором неподвижной фазой служит гель, называется гель-проникающей хроматографией;

4 ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ - жидкостная хроматография, в которой неподвижной фазой служит катионит или анионит и разделение смеси ионизированных веществ происходит в результате различия в их константах ионного обмена;

5 ГИДРОФИЛЬНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ. (нормально-фазовая (НФ)) - жидкостная хроматография на полярных сорбентах, в которой в качестве подвижной фазы используются менее полярные водно-органические растворы и разделение смеси происходит в результате различия в их взаимодействии с полярными группами сорбента в условиях убывающего градиента органического модификатора в элюенте;

6 ГИДРОФОБНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ (обращённо-фазовая (ОФ))- жидкостная хроматография на неполярных сорбентах, в которой в качестве подвижной фазы используются более полярные водные или водно-органические буферные растворы и разделение смеси веществ происходит в результате различия в их взаимодействии с гидрофобными группами сорбента в условиях убывающего градиента солей в элюенте. В этом случае всегда можно обеспечить полное растворение образца в подвижной фазе, почти всегда возможно использовать УФ-детекцию, почти все подвижные фазы взаимно смешиваются, можно использовать градиентное элюирование, можно быстро переуравновесить колонку, колонку можно регенерировать;

7 АФФИННАЯ (БИОСПЕЦИФИЧЕСКАЯ) ХРОМАТОГРАФИЯ - жидкостная хроматография, в которой разделение смеси биологически активных веществ происходит за счет различия в их биоспецифическом взаимодействии с комплементарными сорбционными центрами неподвижной фазы;

8 ЛИГАНДООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ - хроматография, в которой неподвижная и/или подвижная фазы содержат комплексообразующий ион металла, и разделение смеси веществ происходит за счет различия в константах образования комплекса и/или коэффициентах распределения комплексов между подвижной и неподвижной фазами.