نموذج الطبقة ثنائية الدهون
أغشية الدهون السوداء

كان أقدم نموذج تم تطويره هو الطبقة الثنائية «المطلية»، والمعروفة أيضًا باسم «الغشاء الدهني الأسود». يشير المصطلح «مطلي» إلى العملية التي يتم من خلالها صُنع هذه الطّبقات الثنائية. أولاً، يتم إنشاء فتحة صغيرة في طبقة رقيقة من مادة كارهة للماء مثل التفلون. يبلغ قطر هذا الثقب عادةً بضع عشرات من الميكرومترات حتى مئات الميكرومترات.وذلك لتشكيل أغشية الدّهون السّوداء، يتم بعدها «طلاء المنطقة المحيطة بالفتحة» بمحلول دهون مذاب في مذيب كاره للماء عن طريق تطبيق هذا المحلول عبر الفتحة باستخدام فرشاة أو حقنة أو قضيب زجاجي. يجب أن يكون للمذيب المستخدم معامل فصل مرتفع جداً ويجب أن يكون لزجاً نسبياً لمنع التمزق الفوري. المذيب الأكثر استخداماً هو خليط من الديكان والسكوالين.
بعد السماح للفتحة بأن تجف، يضاف محلول الملح (الطور المائي) إلى جانبي الغرفة. ثم يتم «دَهن» الفتحة بمحلول دُهني (بشكل عام نفس المحلول المُستخدم في الطلاء المسبق). تتكون الطّبقة دهنية أحادية الطبقة تلقائياً عند السّطح البَيني بين المرحلتين العضوية والمائية على جانبي قطرة الدّهن أو المُذيب. نظراً لأن جدران الفتحة كارهة للماء، فإن محلول الدهون أو المذيب يُبلل هذه الواجهة، مما يؤدي إلى تَرقق القطرة في المركز. بمجرد أن يقترب جانبي القطرة من بعضهما البعض بشكل كافٍ، تندمج الطّبقات الأحادية الشحمية بسرعة باستثناء الحجم الصغير المتبقي من المحلول. عند هذه النقطة، يتم تكوين طبقة ثنائية في وسط الفتحة، ولكن تظل حلقة كبيرة من المذيب في المحيط. هذه الحلقة مطلوبة للحفاظ على الاستقرار من خلال العمل كجسر بين ~ 5 نانومتر ثنائي الطبقة و 10 ميكرومتر من الصفيحة السميكة التي تتكون فيها الفتحة.
يشير مصطلح طبقة ثنائية «سوداء» إلى حقيقة أنها مظلمة في الضوء المنعكس لأن سمك الغشاء لا يتجاوز بضعة نانومترات، لذا فإن الضوء المنعكس عن الوجه الخلفي يتداخل بشكل مدمر مع الضوء المنعكس عن الوجه الأمامي. في الواقع، كان هذا أحد الدلائل الأولى على أن هذه التقنية أنتجت غشاءً بسمك المِقياس الجزيئي. الأغشية الدُّهنية السوداء مناسبة تمامًا للوصف الكهربائي لأن الغرفتين اللتين تفصل بينهما طبقة ثنائية يمكن الوصول إليها، مما يسمح بوضع بسيط للأقطاب الكهربائية الكبيرة. لهذا السبب، يعد الوصف الكهربائي أحد أهم الطرق المستخدمة جنباً إلى جنب مع طبقات ثنائية الدهون المطلية. تشير القياسات البسيطة إلى متى تتشكل الطّبقة الثنائية ومتى تنكسر، حيث أن الطّبقة الثنائية السّليمة لها مقاومة كبيرة (> GΩ) وسعة كبيرة (~ 2 µF\ cm2). كان الوصف الكهربائي الأكثر تقدماً مهماً بشكل خاص في دراسة القنوات الأيونية ذات الجهد الكهربائي. لا يمكن عادةً دمج بروتينات الغشاء مثل القنوات الأيونية مباشرة في الطبقة الثنائية المطلية أثناء التكوين لأن الغمر في مذيب عضوي من شأنه أن يفسد البروتين. بدلاً من ذلك، يتم إذابة البروتين بمنظف وإضافته إلى المحلول المائي بعد تكوين الطبقة الثنائية. يسمح طلاء المنظف لهذه البروتينات بالدخول تلقائياً في الطبقة الثنائية على مدى دقائق. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء تجارب أولية تجمع بين التحقيقات الكهربائية الفسيولوجية والهيكلية للأغشية الدهنية السوداء.
في شكل آخر من تقنية أغشية الدهون السوداء، يُطلق عليه الثّقب ثنائي الطبقة، يتم استخدام ماصّة زجاجية (القطر الداخلي ~ 10-40 ميكرومتر) كـقطب كهربائي على جانب واحد من الطّبقة الثّنائية من أجل عزل رقعة صغيرة من الغشاء. يتيح هذا التعديل لتقنية مشبك التصحيح (تقنية تعليق القطفة) إمكانية تسجيل ضوضاء منخفضة، حتى عند الإمكانات العالية (حتى 600 مللي فولت)، على حساب وقت التّحضير الإضافي.
المشاكل الرئيسية المرتبطة بالطبقات الثنائية المَطلية هي المذيبات المتبقية والعمر المحدود. يعتقد بعض الباحثين أن جيوب المذيبات المحصورة بين المنشورات ثنائية الطبقة يمكن أن تعطل وظيفة البروتين الطبيعية. للتغلب على هذا القيد، طور مونتال ومولر تقنية ترسيب مُعدلة تلغي استخدام مذيب ثقيل غير متطاير. في هذه الطريقة، تبدأ الفتحة فوق سطح الماء، وتفصل غرفتي السوائل تماماً. على سطح كل غرفة، يتم تكوين طبقة أحادية عن طريق تطبيق الدهون في مذيب متطاير مثل الكلوروفورم وانتظار تبخر المذيب. يتم بعد ذلك خفض الفتحة من خلال واجهة الهواء والماء ويتم طي الطبقتين الأحاديتين من الغرف المنفصلة لأسفل ضد بعضهما البعض، مما يشكل طبقة ثنائية عبر الفتحة. ثبت أن مشكلة الاستقرار أكثر صعوبة في الحل. عادة، يبقى الغشاء الدهني الأسود على قيد الحياة لمدة تقل عن ساعة، مما يحول دون إجراء التّجارب طويلة المدى. يمكن إطالة هذا العمر من خلال هيكلة الفتحة الداعمة بدقة، كيميائياً ربط الليبيدات أو تبلور المحلول المحيط لدعم الطبقة الثنائية ميكانيكياً. العمل مستمر في هذا المجال وسيصبح عمر عدة ساعات ممكناً.