Monocamadas de Langmuir

Monocamadas de Langmuir, ou simplesmente monocamadas líquidas, consistem-se de filmes com espessura monomolecular que se formam na interface líquido-gás (usualmente água-ar).^[1]

Para isso, uma solução de um material anfifílico é espalhada na interface ar-água e as partes polares (ditas hidrofílicas) desse material vão estar voltadas para a solução aquosa (comumente chamada de subfase suporte), e as partes com baixa polaridade (ditas hidrofóbicas) vai estar voltado para o ar.

Usualmente as monocamadas de Langmuir são montadas num aparato conhecido como cuba de Langmuir que consiste de um compartimento raso, feito normalmente com material hidrofóbico. Mede-se a tensão superficial da solução aquosa antes do espalhamento do material. Quando se espalha o anfifílico, mede-se de novo a tensão superficial. A queda da tensão da água é conhecida como pressão de superfície.

Com barreiras móveis, pode-se comprimir a monocamada e a pressão é monitorada em função da área por molécula. O gráfico que relaciona pressão x área é conhecido como isoterma de pressão e dá informação a respeito de fases superficiais da monocamada.

Outras técnicas são usadas para caracterizar monocamadas tais como Potencial de Superfície (mede a diferença de potencial entre a interface e a subfase), Microscopia de Fluorescência (também conhecida como Microscopia de Epifluorescência) e Microscopia no Ângulo de Brewster.

Das espectroscopias, usualmente são adaptadas à cuba de Langmuir, as espectrocopias na região no UV-visível e no infravermelho.

Uma técnica crescente para se analisar propriedades de empacotamento em monocamadas é a medida de elasticidade dinâmica pela deformação da gota eixo-simétrica. Em vez de uma interface plana, a monocamada é formada numa gota suspensa. A gota é deformada continuamente a uma certa freqüência e mede-se a variação de tensão em função da deformação. A resposta da tensão é conhecida como elasticidade dinâmica superficial e depende de propriedades elásticas puras e viscoelástica do filme.

Classicamente, lipídios são empregados como materiais formadores de monocamadas, por sua estrutura simples, com uma longa cauda hidrofóbica longa e uma cabeça hidrofílica. Proteínas são também empregadas de longa data em monocamadas. Usualmente usa-se força iônica elevada na subfase para favorecer sua adsorção à interface, por um mecanismo conhecido como "expulsão por salinidade". Certas proteínas aumentam sua atividade superficial quando está presente lipídios na interface. Assim, proteínas podem penetrar na monocamada lipídica alterando as propriedades fundamentais do filme monomolecular. Já proteínas ancoradas a lipídios apresentam alta atividade superficial e não precisam de força iônica elevada para se encontrarem na interface.

Outros materiais como polímeros, porfirinas e outros são hoje muito usados como materiais formadores de monocamadas.