72、气 - 水界面单层膜的红外反射 - 吸收光谱法

气 - 水界面单层膜的红外反射 - 吸收光谱法

1. 引言

气 - 水界面的单层膜为研究化学和生物问题提供了重要且便捷的实验模型系统。对于关注分子结构测定的化学家而言，气 - 水界面能有效控制众多实验变量，如温度、膜和亚相成分、成膜分子的相态、侧向压力、分子间平均距离、表面粘度以及畴的大小和形状等。而对于生物学家来说，气 - 水界面的单层膜为多种体内过程提供了实验上可及且较为真实的模型，包括肺表面活性剂的功能、肽和外在膜蛋白与生物膜的相互作用以及酶介导的界面催化机制等。

尽管半个多世纪以来，单层膜一直被用作简单而强大的实验模型系统，但从中获取结构信息却颇具挑战。直到20世纪80年代初，具备足够灵敏度和/或空间分辨率以提供有关畴形成和分子结构信息的技术才出现。在此之前，传统上是通过测量表面压力 - 分子面积（p - A）等温线来提取结构信息。

构成膜的分子通常是两亲性分子，从长链脂肪酸到磷脂，它们能形成不溶性单层膜。以二肉豆蔻酰磷脂酸（DMPA）单层膜为例，当处于气相（G）的膜被压缩时，会形成液态扩张相（LE）；进一步压缩则会产生液态凝聚相（LC）或倾斜凝聚相，这一过程通过一级转变实现，在等温线上表现为水平线，在此平台区域，LC相和LE相共存；在更高压力下，会发生从LC相到固态（S）或非倾斜凝聚相的转变；最终，在最高压力下，单层膜会破裂，形成具有异质结构的坍塌状态。

20世纪80年代初，开发了落射荧光显微镜来研究水相单层膜的表面相和畴形成。此外，还开始进行X射线衍射测量以提供分子倾斜角度和堆积信息。最近，布鲁斯特角显微镜提供了一种无需掺入荧光团即可成像畴的方法。其他提供有关传输和分子性质信息的方法使用频率较低。这些方法总结如下表：
|物理方法|结构信息