用石英晶體微天平監(jiān)測疊層自組裝的聚電解質(zhì)薄膜

引言

聚電解質(zhì)薄膜組裝有很多應(yīng)用——如緩蝕劑、化學(xué)和生物傳感以及電致變色等。層層（LbL）組裝是一項帶正電和負(fù)電薄層交替像三明治一樣組裝的技術(shù)，如下圖所示。

該技術(shù)超越其他薄膜沉積技術(shù)的兩個優(yōu)勢是：成本和控制。通過石英晶體微天平（QCM）監(jiān)測LbL組裝準(zhǔn)確且便宜，不需要昂貴的硬件如原子層沉積或LB。組裝通常采用交替浸漬法或通過流動系統(tǒng)。

QCMs除了監(jiān)測LbL組裝，還有很多用處。

●化學(xué)和生物傳感器

●電聚合反應(yīng)

●嵌Li⁺反應(yīng)

●腐蝕研究

●電沉積

●離子/溶劑吸附和傳輸

本應(yīng)用報告詳細(xì)論述了聚烯丙基胺鹽酸（PAH）和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）雙層在石英晶片上的構(gòu)建，如下圖所示。

PAH

PSS 

實驗

10 MHz金涂布石英晶片首先通過在1 mM 3-巰基丙烷磺酸鈉鹽酒精溶液浸漬功能化。這一步驟的目的是為PAH（平均摩爾質(zhì)量為200 kDa）吸附準(zhǔn)備帶負(fù)電荷的表面。然后電解池用稀硫酸清洗，并倒?jié)M鹽溶液。一分鐘后，PAH溶液加進(jìn)電解池。一旦頻率減低穩(wěn)定了，實驗停止。下一步，電解池清空，沖洗多次，再裝滿鹽溶液。連續(xù)采集開始后一分鐘，PSS（平均摩爾質(zhì)量為70 kDa）溶液注入電解池。頻率馬上降低，大約三分鐘后持平。以上過程總共重復(fù)10次。

結(jié)果

圖1顯示了與PAH加入石英晶片有關(guān)的頻率降低。

圖1 向電解池中加入PAH時的頻率降低。PAH是開始連續(xù)采集一分鐘后注入的。

PSS的加入導(dǎo)致了相似的頻率降低，如圖2所示。

圖2 當(dāng)PSS加入電解池時頻率的降低。PSS是在開始連續(xù)采集一分鐘后注入的。

然后將接下來18步的頻率數(shù)據(jù)連接到一起，一個實驗的開始加入到前一個實驗的ZH，繪制曲線如圖3所示。

圖3 PAH2/PSS2到PAH10/PSS10的整合數(shù)據(jù)

本應(yīng)用報告是為了強(qiáng)調(diào)采用石英晶體微天平監(jiān)測LbL組裝的方便性。

Gamry公司衷心感謝凱斯西儲大學(xué)Advincula課題組提供數(shù)據(jù)。

eQCM 10M自帶Gamry Resonator軟件、Gamry Echem Analyst軟件、入門指南、硬件操作手冊（CD）、軟件操作手冊（CD）、EQCM電解池、AC電源適配器、USB接頭電纜、BNC電纜、電化學(xué)工作站接頭電纜和5個金涂布石英晶片（10 MHz）。還有一些其他的選擇，包括額外晶片支架、QCM和EQCM流動池，以及Pt、C和Fe涂布晶片。

Microsoft^? Windows XP SP3 or newer is required.