Еще в древности мореплаватели знали, что масляная пленка успокаивает волнение на море. Самым поразительным было то, что ложка масла растекалась по огромной площади, сравнимой с площадью поверхности пруда. Однако это необычное явление долго не привлекало внимания исследователей - возможно, никто не знал, как использовать его на практике. Но в конце XVIII века этим явлением заинтересовался Франклин, а сто лет спустя английский ученый Релей и его помощница Поккельс доказали, что этот слой жидкости на поверхности воды содержит лишь один слой молекул, иными словами, он мономолекулярен. Затем американский ученый Ирвинг Ленгмюр провел ряд исследований, которые позволили определить положение молекул в пленках и занимаемую ими площадь, а также разработал технику создания многослойных пленок. А сегодня свойства ленгмюровских пленок вызывают огромный интерес как у ученых, так и у предпринимателей. Этому способствуют заманчивые перспективы их использования в микроэлектронике, оптике и других отраслях физики, химии и биологии. Все замечательные свойства пленок определяются строением молекул, из которых они состоят. Рассмотрим ,например, молекулу стеариновой кислоты СНСООН. Она амфифильна: состоит из углеводородной цепочки, которая гидрофобна, то есть избегает контакта с водой, и карбоксильной группы СООН, которая гидрофильна, то есть стремится к контакту с водой.

Таким образом, молекула располагается на поверхности воды так, что гидрофильная головка погружена в воду, а гидрофобный хвост находится в газообразной среде. Совокупность амфифильных молекул составляет монослой толщиной около 2,5 нм. Этим монослоем можно управлять, изменяя его плотность с помощью подвижного плавучего барьера - сжимая или растягивая монослой. При постепенном уменьшении площади поверхности воды двумернный монослой проходит через ряд состояний, соответствующих трехмерным агрегатным: газ, жидкость, жидкий кристалл и твердый кристалл, а с последующим увеличением давления происходит разрушение монослоя. Для дальнейших исследований монослой необходимо перенести на твердую подложку. Сделать это можно тремя способами, при этом мы получаем монослой X или Z типа, в зависимости от ориентации молекул относительно подложки. Если повторить такой перенос несколько раз, можно составить мультислой X или Z типа, а чередуя слои X и Z - получить центросимметричный мультислой Y типа. Все богатство свойств пленок основывается на том, что монослой, перенесенный на твердую подложку, наследует ориентационный порядок, навязанный ему поверхностью воды. Чтобы избежать перекристаллизации слоев в мультислое и, соответственно, утраты этого ценного свойства, каждый перенесенный монослой полимезируют, то есть сшивают молекулы между собой химическими связями под действием, например, ультрафиолетового излучения. Ленгмюровские пленки уникальны, так как при очень малой толщине они имеют строго фиксированное расположение молекул и могут быть составлены из разных веществ. Свойства пленок можно применять в оптике для изготовления сверхтонких светофильтров, покрытий для солнечных батарей, в микроэлектронике, а также в генетике и биологии, так как они способны подражать работе биологических систем из-за сходства в строении, например, клеточные мембраны по сути являются мультислоем Y-типа, а монослой с вкрапленными молекулами другого вида можно использовать для моделирования процесса фотосинтеза. Таким образом, потенциал ленгмюровских пленок неисчерпаем, и наша задача на данный момент-раскрыть его и результативно применить на практике.