ФОРМИРОВАНИЕ САМООРГАНИЗУЮЩИХСЯ МОНОСЛОЕВ НА ЗОЛОТЕ
1. НАЗНАЧЕНИЕ
Получение тиоэфирных SAMs на поверхности золота для применений в молекулярной электронике, биосенсорах и нанотехнологиях.
2. РЕАГЕНТЫ И МАТЕРИАЛЫ
- Диоктилсульфид (ДОС) ≥99.1% или его аналоги с функциональными группами
- Подложка: Золото на стекле (Au/Ti/SiO2), толщина Au = 100-200 нм
- Этанол абсолютный (≥99.8%)
- Азот газообразный (чистота 99.999%)
3. ПРОЦЕДУРА ФОРМИРОВАНИЯ SAMs
3.1. Очистка золотой подложки
- Промыть подложку этанолом, высушить потоком N2
- Очистка УФ-озоном: 15 минут (удаление органических загрязнений)
- Альтернатива: очистка «пиранья» (H2SO4H2O2 = 31, 10 мин) — ОСТОРОЖНО!
- Промыть деионизированной водой, высушить N2
3.2. Self-assembly (самосборка)
- Приготовить раствор ДОС в этаноле: 1-5 мМ
- Поместить очищенную подложку в раствор
- Продуть емкость азотом, герметично закрыть
- Инкубировать 24-48 часов при комнатной температуре (20-25°C)
- Более длительная инкубация → лучшая упорядоченность
- Извлечь подложку пинцетом, промыть этанолом (3×)
- Высушить потоком N2
- Хранить в инертной атмосфере (N2 или Ar)
4. ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ SAMs
4.1. Контактный угол смачивания (CA)
- Измерить угол контакта капли воды на поверхности
- Для тиоэфирных SAMs с алкильными цепями C8: CA = 95-105° (гидрофобная поверхность)
4.2. Эллипсометрия
- Определить толщину монослоя
- Для ДОС (C8-S-C8): толщина ~1.5-2.0 нм (молекулы лежат плашмя)
4.3. XPS (рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия)
- Подтвердить присутствие серы: пик S 2p при ~162 eV (тиоэфир)
- Соотношение AuS ≈ 31 (указывает на адсорбцию в трехкратных углублениях Au(111))
4.4. AFM (атомно-силовая микроскопия)
- Визуализация морфологии SAM
- Шероховатость Ra <0.5 нм (гладкий, упорядоченный монослой)
5. ПРЕИМУЩЕСТВА ТИОЭФИРНЫХ SAMs vs ТИОЛОВЫХ
| Свойство | Тиол-SAMs (R-SH) | Тиоэфир-SAMs (R-S-R) |
|---|---|---|
| Плотность дефектов | 5-10% | <1% |
| Устойчивость к окислению | Низкая (окисляются до дисульфидов) | Высокая |
| Геометрия адсорбции | Вертикальная (~ перпендикулярно) | Горизонтальная (плоско) |
| Мобильность на поверхности | Низкая | Высокая (легко перегруппировываются) |
6. ПРИМЕНЕНИЕ
- Молекулярная электроника: Контроль проводимости с точностью до 10⁻³
- Биосенсоры: Иммобилизация ферментов, антител (низкий биофоулинг)
- Коррозионная защита: Блокировка активных центров на поверхности Au