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Monocapa autoensamblada

Las monocapas autoensambladas ( SAM ) de moléculas orgánicas son ensamblajes moleculares formados espontáneamente en superficies por adsorción y están organizadas en dominios ordenados más o menos grandes. [1] [2] En algunos casos, las moléculas que forman la monocapa no interactúan fuertemente con el sustrato. Este es el caso, por ejemplo, de las redes supramoleculares bidimensionales [3] de, por ejemplo, el dianhídrido perilenotetracarboxílico (PTCDA) sobre oro [4] o de, por ejemplo, las porfirinas sobre grafito pirolítico altamente orientado (HOPG). [5] En otros casos, las moléculas poseen un grupo de cabeza que tiene una fuerte afinidad con el sustrato y ancla la molécula a él. [6] Una SAM de este tipo que consta de un grupo de cabeza, una cola y un grupo final funcional se representa en la Figura 1. Los grupos de cabeza comunes incluyen tioles , silanos , fosfonatos , etc.

Figura 1. Representación de una estructura SAM

Los SAM se crean por la quimisorción de "grupos de cabeza" sobre un sustrato desde la fase de vapor o líquida [7] [8] seguida de una organización lenta de "grupos de cola". [9] Inicialmente, a baja densidad molecular en la superficie, las moléculas adsorbidas forman una masa desordenada de moléculas o forman una "fase acostada" bidimensional ordenada, [7] y a mayor cobertura molecular, durante un período de minutos a horas, comienzan a formar estructuras cristalinas o semicristalinas tridimensionales en la superficie del sustrato. [10] Los "grupos de cabeza" se reúnen en el sustrato, mientras que los grupos de cola se reúnen lejos del sustrato. Las áreas de moléculas compactas se nuclean y crecen hasta que la superficie del sustrato está cubierta por una sola monocapa.

Las moléculas adsorbidas se adsorben fácilmente porque reducen la energía libre superficial del sustrato [1] y son estables debido a la fuerte quimisorción de los "grupos de cabeza". Estos enlaces crean monocapas que son más estables que los enlaces fisisorbidos de las películas de Langmuir-Blodgett . [11] [12] Un "grupo de cabeza" basado en triclorosilano , por ejemplo en una molécula de FDTS , reacciona con un grupo hidroxilo en un sustrato y forma un enlace covalente muy estable [R-Si-O-sustrato] con una energía de 452 kJ/mol. Los enlaces tiol-metal son del orden de 100 kJ/mol, lo que los hace bastante estables en una variedad de temperaturas, solventes y potenciales. [10] La monocapa se empaqueta firmemente debido a las interacciones de van der Waals , [1] [12] reduciendo así su propia energía libre. [1] La adsorción se puede describir mediante la isoterma de adsorción de Langmuir si se descuidan las interacciones laterales. Si no se pueden descuidar, la adsorción se describe mejor mediante la isoterma de Frumkin . [10]

Tipos

La selección del tipo de grupo de cabeza depende de la aplicación del SAM. [1] Normalmente, los grupos de cabeza están conectados a una cadena molecular en la que el extremo terminal se puede funcionalizar (es decir, añadiendo grupos –OH, –NH2, –COOH o –SH) para variar las propiedades humectantes e interfaciales. [11] [13] Se elige un sustrato apropiado para reaccionar con el grupo de cabeza. Los sustratos pueden ser superficies planas, como silicio y metales, o superficies curvas, como nanopartículas. Los alcanotioles son las moléculas más utilizadas para los SAM. Los alcanotioles son moléculas con una cadena alquílica, cadena (CC)ⁿ, como esqueleto, un grupo de cola y un grupo de cabeza SH. Otros tipos de moléculas interesantes incluyen tioles aromáticos, de interés en la electrónica molecular, en los que la cadena de alcanos se sustituye (parcialmente) por anillos aromáticos. Un ejemplo es el ditiol 1,4 - Bencenodimetanotiol ( SHCH2C6H4CH2SH ) ) . El interés en estos ditioles surge de la posibilidad de unir los dos extremos de azufre a contactos metálicos, lo que se utilizó por primera vez en mediciones de conducción molecular. [14] Los tioles se utilizan con frecuencia en sustratos de metales nobles debido a la fuerte afinidad del azufre por estos metales. La interacción azufre-oro es semicovalente y tiene una fuerza de aproximadamente 45 kcal/mol. Además, el oro es un material inerte y biocompatible que es fácil de adquirir. También es fácil de modelar mediante litografía, una característica útil para aplicaciones en sistemas nanoelectromecánicos (NEMS). [1] Además, puede soportar tratamientos de limpieza química agresivos. [10] Recientemente, otros SAM calcogenuros: seleniuros y telururos han atraído la atención [15] [16] en una búsqueda de diferentes características de enlace a sustratos que afecten a las características del SAM y que podrían ser de interés en algunas aplicaciones como la electrónica molecular. Los silanos se utilizan generalmente en superficies de óxido no metálico; [1] Sin embargo, las monocapas formadas a partir de enlaces covalentes entre silicio y carbono u oxígeno no pueden considerarse autoensambladas porque no se forman de manera reversible. Las monocapas autoensambladas de tiolatos sobre metales nobles son un caso especial porque los enlaces metal-metal se vuelven reversibles después de la formación del complejo tiolato-metal. [17] Esta reversibilidad es lo que da lugar a las islas de vacantes y es la razón por la que las SAM de los alcanotiolatos pueden desorberse térmicamente y sufrir intercambio con tioles libres. [18]

Preparación

Los sustratos metálicos para su uso en SAM se pueden producir mediante técnicas de deposición física de vapor , electrodeposición o deposición electrolítica. [1] Los SAM de tiol o selenio producidos por adsorción a partir de una solución se fabrican típicamente sumergiendo un sustrato en una solución diluida de alcano tiol en etanol, aunque se pueden utilizar muchos disolventes diferentes [1] además del uso de líquidos puros. [16] Si bien a menudo se permite que los SAM se formen durante 12 a 72 horas a temperatura ambiente, [10] [19] los SAM de alcanotiolatos se forman en minutos. [20] [21] Es esencial prestar especial atención en algunos casos, como el de los SAM de ditiol para evitar problemas debido a la oxidación o procesos fotoinducidos, que pueden afectar a los grupos terminales y provocar desorden y formación de múltiples capas. [22] [23] En este caso, la elección apropiada de los disolventes, su desgasificación mediante gases inertes y la preparación en ausencia de luz son cruciales [22] [23] y permiten la formación de SAM "en pie" con grupos -SH libres. Las monocapas autoensambladas también pueden adsorberse desde la fase de vapor. [8] [24] En algunos casos, cuando la obtención de un ensamblaje ordenado es difícil o cuando se necesitan obtener fases de densidad diferentes, se utiliza el autoensamblaje sustitutivo. Aquí primero se forma el SAM de un tipo dado de moléculas, que dan lugar al ensamblaje ordenado y luego se realiza una segunda fase de ensamblaje (por ejemplo, por inmersión en una solución diferente). Este método también se ha utilizado para proporcionar información sobre las fuerzas de unión relativas de los SAM con diferentes grupos de cabeza y, de manera más general, sobre las características de autoensamblaje. [18] [25]

Caracterización

Los espesores de los SAM se pueden medir utilizando elipsometría y espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS) , que también brindan información sobre las propiedades interfaciales. [22] [26] El orden en el SAM y la orientación de las moléculas se pueden investigar mediante estudios de estructura fina de absorción de rayos X de borde cercano (NEXAFS) y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier en espectroscopia infrarroja de absorción por reflexión (RAIRS) [20] [23] . Se utilizan numerosas otras técnicas espectroscópicas [8] como generación de segundo armónico (SHG), generación de suma de frecuencias (SFG), dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS), así como [27] espectroscopia de pérdida de energía de electrones de alta resolución (HREELS) . Las estructuras de los SAM se determinan comúnmente utilizando técnicas de microscopía de sonda de barrido como microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía de efecto túnel de barrido (STM). La STM ha sido capaz de ayudar a entender los mecanismos de formación de SAM, así como determinar las características estructurales importantes que le otorgan a los SAM su integridad como entidades estables en la superficie. En particular, la STM puede obtener imágenes de la forma, la distribución espacial, los grupos terminales y su estructura de empaquetamiento. La AFM ofrece una herramienta igualmente poderosa sin el requisito de que el SAM sea conductor o semiconductor. La AFM se ha utilizado para determinar la funcionalidad química, la conductancia, las propiedades magnéticas, la carga superficial y las fuerzas de fricción de los SAM. [28] La técnica de electrodo vibratorio de barrido (SVET) es otra microscopía de sonda de barrido que se ha utilizado para caracterizar los SAM, con SAM libres de defectos que muestran una actividad homogénea en SVET. [29] Sin embargo, más recientemente, también se han utilizado métodos difractivos. [1] La estructura se puede utilizar para caracterizar la cinética y los defectos encontrados en la superficie de la monocapa. Estas técnicas también han mostrado diferencias físicas entre los SAM con sustratos planos y sustratos de nanopartículas. Un instrumento de caracterización alternativo para medir el autoensamblaje en tiempo real es la interferometría de polarización dual , donde se cuantifican a alta resolución el índice de refracción, el espesor, la masa y la birrefringencia de la capa autoensamblada. Otro método que se puede utilizar para medir el autoensamblaje en tiempo real es la microbalanza de cristal de cuarzo con tecnología de monitorización de disipación, donde se cuantifican la masa y las propiedades viscoelásticas de la capa. Ángulo de contactoLas mediciones se pueden utilizar para determinar la energía libre de la superficie que refleja la composición promedio de la superficie del SAM y se puede utilizar para investigar la cinética y la termodinámica de la formación de SAM. [20] [21] La cinética de adsorción y desorción inducida por temperatura, así como la información sobre la estructura, también se pueden obtener en tiempo real mediante técnicas de dispersión de iones, como la dispersión de iones de baja energía (LEIS) y la espectroscopia de retroceso directo de tiempo de vuelo (TOFDRS) . [24]

Defectos

Pueden aparecer defectos debido a factores externos e intrínsecos. Los factores externos incluyen la limpieza del sustrato, el método de preparación y la pureza de los adsorbatos. [1] [10] Los SAM forman defectos intrínsecamente debido a la termodinámica de la formación, por ejemplo, los SAM de tiol en oro suelen presentar picaduras de grabado (islas de vacantes monoatómicas) probablemente debido a la extracción de adatomos del sustrato y la formación de fracciones adatomo-adsorbato. Recientemente, se ha descubierto un nuevo tipo de fluorosurfactantes que pueden formar una monocapa casi perfecta sobre el sustrato de oro debido al aumento de la movilidad de los átomos de la superficie del oro. [30] [31] [32]

Propiedades de las nanopartículas

La estructura de los SAM también depende de la curvatura del sustrato. Los SAM en nanopartículas, incluidos coloides y nanocristales, "estabilizan la superficie reactiva de la partícula y presentan grupos funcionales orgánicos en la interfaz partícula-disolvente". [1] Estos grupos funcionales orgánicos son útiles para aplicaciones, como inmunoensayos o sensores , que dependen de la composición química de la superficie. [1]

Cinética

Hay evidencia de que la formación de SAM ocurre en dos pasos: un paso inicial rápido de adsorción y un segundo paso más lento de organización de la monocapa. La adsorción ocurre en las interfaces líquido-líquido, líquido-vapor y líquido-sólido. El transporte de moléculas a la superficie ocurre debido a una combinación de difusión y transporte convectivo. De acuerdo con el modelo cinético de Langmuir o Avrami, la tasa de deposición sobre la superficie es proporcional al espacio libre de la superficie. [7]

Donde θ es la cantidad proporcional de área depositada y k es la constante de velocidad. Aunque este modelo es robusto, solo se utiliza para aproximaciones porque no tiene en cuenta los procesos intermedios. [7] La ​​interferometría de polarización dual, al ser una técnica en tiempo real con una resolución de ~10 Hz, puede medir la cinética del autoensamblaje de monocapas directamente.

Una vez que las moléculas están en la superficie, la autoorganización ocurre en tres fases: [7]

1. Una fase de baja densidad con dispersión aleatoria de moléculas en la superficie.
2. Una fase de densidad intermedia con moléculas conformacionalmente desordenadas o moléculas que se encuentran planas sobre la superficie.
3. Una fase de alta densidad con un orden compacto y moléculas dispuestas perpendiculares a la superficie del sustrato.

Las transiciones de fase en las que se forma un SAM dependen de la temperatura del entorno en relación con la temperatura del punto triple, la temperatura en la que la punta de la fase de baja densidad se cruza con la región de la fase intermedia. A temperaturas inferiores al punto triple, el crecimiento pasa de la fase 1 a la fase 2, donde se forman muchas islas con la estructura SAM final, pero están rodeadas de moléculas aleatorias. De manera similar a la nucleación en los metales, a medida que estas islas crecen, se cruzan formando límites hasta que terminan en la fase 3, como se ve a continuación. [7]

A temperaturas superiores al punto triple, el crecimiento es más complejo y puede tomar dos caminos. En el primer camino, las cabezas de las SAM se organizan hasta sus posiciones casi finales con los grupos de cola formados de forma suelta en la parte superior. Luego, a medida que pasan a la fase 3, los grupos de cola se ordenan y se enderezan. En el segundo camino, las moléculas comienzan en una posición acostada a lo largo de la superficie. Luego, se forman islas de SAM ordenadas, donde crecen hasta la fase 3, como se ve a continuación. [7]

La naturaleza en la que los grupos de cola se organizan en una monocapa ordenada recta depende de la atracción intermolecular, o fuerzas de van der Waals , entre los grupos de cola. Para minimizar la energía libre de la capa orgánica, las moléculas adoptan conformaciones que permiten un alto grado de fuerzas de Van der Waals con algún enlace de hidrógeno. El pequeño tamaño de las moléculas SAM es importante aquí porque las fuerzas de Van der Waals surgen de los dipolos de las moléculas y, por lo tanto, son mucho más débiles que las fuerzas de la superficie circundante a escalas mayores. El proceso de ensamblaje comienza con un pequeño grupo de moléculas, generalmente dos, acercándose lo suficiente como para que las fuerzas de Van der Waals superen la fuerza circundante. Las fuerzas entre las moléculas las orientan de modo que estén en su configuración recta y óptima. Luego, a medida que otras moléculas se acercan, interactúan con estas moléculas ya organizadas de la misma manera y se convierten en parte del grupo conformado. Cuando esto ocurre en un área grande, las moléculas se apoyan entre sí para formar su forma SAM que se ve en la Figura 1. La orientación de las moléculas se puede describir con dos parámetros: α y β. α es el ángulo de inclinación de la cadena principal con respecto a la normal de la superficie. En aplicaciones típicas, α varía de 0 a 60 grados dependiendo del sustrato y el tipo de molécula de SAM. β es el ángulo de rotación a lo largo del eje largo de la molécula de tee. β suele estar entre 30 y 40 grados. [1] En algunos casos se ha señalado la existencia de trampas cinéticas que dificultan la orientación ordenada final. [8] Así, en el caso de los ditioles, la formación de una fase "acostada" [8] se consideró un impedimento para la formación de la fase "erguida", sin embargo, varios estudios recientes indican que este no es el caso. [22] [23]

Muchas de las propiedades de SAM, como el espesor, se determinan en los primeros minutos. Sin embargo, pueden pasar horas hasta que se eliminen los defectos mediante el recocido y se determinen las propiedades finales de SAM. [7] [10] La cinética exacta de la formación de SAM depende de las propiedades del adsorbato, el solvente y el sustrato. Sin embargo, en general, la cinética depende tanto de las condiciones de preparación como de las propiedades del material del solvente, el adsorbato y el sustrato. [7] Específicamente, la cinética de la adsorción a partir de una solución líquida depende de: [1]

La estructura final del SAM también depende de la longitud de la cadena y de la estructura tanto del adsorbato como del sustrato. El impedimento estérico y las propiedades del sustrato metálico, por ejemplo, pueden afectar la densidad de empaquetamiento de la película, [1] [10] mientras que la longitud de la cadena afecta el espesor del SAM. [12] Una mayor longitud de la cadena también aumenta la estabilidad termodinámica. [1]

Patrones

1. Atraer localmente

Esta primera estrategia implica depositar localmente monocapas autoensambladas sobre la superficie únicamente donde posteriormente se ubicará la nanoestructura . Esta estrategia es ventajosa porque implica métodos de alto rendimiento que generalmente implican menos pasos que las otras dos estrategias. Las principales técnicas que utilizan esta estrategia son: [33]

La impresión por microcontacto o litografía blanda es análoga a la impresión de tinta con un sello de goma. Las moléculas de SAM se entintan sobre un sello elastomérico preformado con un disolvente y se transfieren a la superficie del sustrato mediante estampación. La solución de SAM se aplica a todo el sello, pero solo las áreas que hacen contacto con la superficie permiten la transferencia de las SAM. La transferencia de las SAM es un proceso de difusión complejo que depende del tipo de molécula, la concentración, la duración del contacto y la presión aplicada. Los sellos típicos utilizan PDMS porque sus propiedades elastoméricas, E = 1,8 MPa, le permiten adaptarse al contorno de microsuperficies y su baja energía superficial, γ = 21,6 dinas/cm². Este es un proceso paralelo y, por lo tanto, puede colocar objetos a escala nanométrica sobre un área grande en poco tiempo. [1]
La nanolitografía con pluma de inmersión es un proceso que utiliza un microscopio de fuerza atómica para transferir las moléculas de la punta a un sustrato. Inicialmente, la punta se sumerge en un depósito con tinta. La tinta de la punta se evapora y deja las moléculas deseadas adheridas a la punta. Cuando la punta entra en contacto con la superficie, se forma un menisco de agua entre la punta y la superficie, lo que da como resultado la difusión de moléculas desde la punta hasta la superficie. Estas puntas pueden tener radios de decenas de nanómetros y, por lo tanto, las moléculas SAM se pueden depositar con mucha precisión en una ubicación específica de la superficie. Este proceso fue descubierto por Chad Mirkin y sus colaboradores en la Universidad Northwestern . [34]

2. Eliminar localmente

La estrategia de eliminación local comienza cubriendo toda la superficie con un SAM. Luego, se eliminan moléculas individuales de SAM de los lugares donde no se desea la deposición de nanoestructuras . El resultado es el mismo que en la estrategia de atracción local, la diferencia está en la forma en que se logra. Las principales técnicas que utilizan esta estrategia son: [33]

El microscopio de efecto túnel de barrido puede eliminar las moléculas de SAM de muchas maneras diferentes. La primera es eliminarlas mecánicamente arrastrando la punta por la superficie del sustrato. Esta no es la técnica más deseada, ya que estas puntas son caras y arrastrarlas provoca un gran desgaste y una reducción de la calidad de la punta. La segunda forma es degradar o desorber las moléculas de SAM disparándoles un haz de electrones. El microscopio de efecto túnel de barrido también puede eliminar SAM mediante desorción de campo y difusión superficial mejorada por campo. [33]
El uso más común de esta técnica es eliminar las moléculas de SAM en un proceso llamado raspado, en el que la punta del microscopio de fuerza atómica se arrastra a lo largo de la superficie eliminando mecánicamente las moléculas. Un microscopio de fuerza atómica también puede eliminar moléculas de SAM mediante nanolitografía de oxidación local . [33]
En este proceso, se proyecta luz ultravioleta sobre la superficie con un SAM a través de un patrón de aberturas en una película de cromo. Esto produce la fotooxidación de las moléculas de SAM, que luego se pueden eliminar con un disolvente polar. Este proceso tiene una resolución de 100 nm y requiere un tiempo de exposición de entre 15 y 20 minutos. [1]

3. Modificar grupos de cola

La estrategia final no se centra en la deposición o eliminación de SAMS, sino en la modificación de los grupos terminales. En el primer caso, el grupo terminal se puede modificar para eliminar funcionalidad de modo que la molécula de SAM sea inerte. En el mismo sentido, el grupo terminal se puede modificar para añadir funcionalidad [35] de modo que pueda aceptar materiales diferentes o tener propiedades diferentes a las del grupo terminal SAM original. Las principales técnicas que utilizan esta estrategia son: [33]

La exposición a rayos de electrones y luz ultravioleta modifica la química del grupo terminal. Algunos de los cambios que pueden ocurrir incluyen la ruptura de enlaces, la formación de enlaces dobles de carbono, la reticulación de moléculas adyacentes, la fragmentación de moléculas y el desorden conformacional. [1]
Una punta AFM conductora puede crear una reacción electroquímica que puede cambiar el grupo terminal. [33]

Aplicaciones

SAM de película delgada

Los SAM son un recubrimiento de superficie económico y versátil para aplicaciones que incluyen control de humectación y adhesión, [36] resistencia química, biocompatibilidad, sensibilización y reconocimiento molecular para sensores [37] y nanofabricación. [7] Las áreas de aplicación de los SAM incluyen biología, electroquímica y electrónica, sistemas nanoelectromecánicos (NEMS) y sistemas microelectromecánicos (MEMS), y artículos domésticos de uso diario. Los SAM pueden servir como modelos para estudiar las propiedades de la membrana de células y orgánulos y la adhesión celular a superficies. [1] Los SAM también se pueden utilizar para modificar las propiedades de la superficie de los electrodos para electroquímica, electrónica general y varios NEMS y MEMS. [1] Por ejemplo, las propiedades de los SAM se pueden utilizar para controlar la transferencia de electrones en electroquímica. [38] Pueden servir para proteger metales de productos químicos agresivos y reactivos de ataque. Los SAM también pueden reducir la adherencia de componentes NEMS y MEMS en entornos húmedos. De la misma manera, los SAM pueden alterar las propiedades del vidrio. Un producto doméstico común, Rain-X , utiliza SAM para crear una monocapa hidrófoba en los parabrisas de los automóviles para protegerlos de la lluvia. Otra aplicación es un revestimiento antiadherente en herramientas y sellos de litografía de nanoimpresión (NIL). También se pueden recubrir herramientas de moldeo por inyección para la replicación de polímeros con un SAM de perfluorodeciltriclorosilano . [39]

Los SAM de película delgada también se pueden colocar en nanoestructuras . De esta manera, funcionalizan la nanoestructura . Esto es ventajoso porque la nanoestructura ahora puede unirse selectivamente a otras moléculas o SAM. Esta técnica es útil en biosensores u otros dispositivos MEMS que necesitan separar un tipo de molécula de su entorno. Un ejemplo es el uso de nanopartículas magnéticas para eliminar un hongo de un torrente sanguíneo. La nanopartícula se recubre con un SAM que se une al hongo. A medida que la sangre contaminada se filtra a través de un dispositivo MEMS, las nanopartículas magnéticas se insertan en la sangre donde se unen al hongo y luego son expulsadas magnéticamente del torrente sanguíneo hacia una corriente de desechos laminar cercana . [40]

SAM modelados

Los métodos fotolitográficos son útiles para modelar SAM. [41] Los SAM también son útiles para depositar nanoestructuras , porque cada molécula de adsorbato se puede adaptar para atraer dos materiales diferentes. Las técnicas actuales utilizan la cabeza para atraer a una superficie, como una placa de oro. Luego, el grupo terminal se modifica para atraer un material específico como una nanopartícula particular , un cable, una cinta u otra nanoestructura . De esta manera, donde sea que el SAM se modele en una superficie, habrá nanoestructuras unidas a los grupos de cola. Un ejemplo es el uso de dos tipos de SAM para alinear nanotubos de carbono de pared simple , SWNT. Se utilizó nanolitografía con pluma de inmersión para modelar un SAM de ácido 16-mercaptohexadecanoico (MHA) y el resto de la superficie se pasiva con SAM de 1-octadecanotiol (ODT). El solvente polar que transporta los SWNT es atraído por el MHA hidrófilo ; a medida que el disolvente se evapora, los SWNT están lo suficientemente cerca del SAM del MHA para unirse a él debido a las fuerzas de Van der Waals . De este modo, los nanotubos se alinean con el límite MHA-ODT. Utilizando esta técnica, Chad Mirkin , Schatz y sus colaboradores pudieron crear formas bidimensionales complejas; a la derecha se muestra una representación de una forma creada. [33] [42] Otra aplicación de los SAM estampados es la funcionalización de biosensores . Los grupos de cola se pueden modificar para que tengan afinidad por células , proteínas o moléculas . A continuación, el SAM se puede colocar en un biosensor para que se pueda detectar la unión de estas moléculas. La capacidad de crear patrones de estos SAM permite colocarlos en configuraciones que aumentan la sensibilidad y no dañan ni interfieren con otros componentes del biosensor . [28]

Superredes metalorgánicas

Ha habido un interés considerable en el uso de SAM para nuevos materiales, por ejemplo, a través de la formación de superredes orgánicas metálicas bidimensionales o tridimensionales mediante el ensamblaje de nanopartículas cubiertas con SAM [43] o matrices de nanopartículas SAM capa por capa utilizando ditioles. [44] Hamoudi y Esaulov [45] ofrecen una revisión detallada sobre este tema utilizando ditioles .

Referencias

  1. ^ abcdefghijklmnopqrstu vw Love; et al. (2005). "Monocapas autoensambladas de tiolatos sobre metales como una forma de nanotecnología". Chem. Rev. 105 ( 4): 1103–1170. doi :10.1021/cr0300789. PMID  15826011.
  2. ^ Barlow, SM; Raval R.. (2003). "Moléculas orgánicas complejas en superficies metálicas: unión, organización y quiralidad". Surface Science Reports . 50 (6–8): 201–341. Bibcode :2003SurSR..50..201B. doi :10.1016/S0167-5729(03)00015-3.
  3. ^ Elemans, JAAW; Lei S., De Feyter S. (2009). "Redes moleculares y supramoleculares en superficies: de la ingeniería de cristales bidimensionales a la reactividad". Angew. Chem. Int. Ed . 48 (40): 7298–7332. doi :10.1002/anie.200806339. hdl : 2066/75325 . PMID  19746490.
  4. ^ Witte, G.; Wöll Ch. (2004). "Crecimiento de moléculas aromáticas en sustratos sólidos para aplicaciones en electrónica orgánica". Journal of Materials Research . 19 (7): 1889–1916. Bibcode :2004JMatR..19.1889W. doi :10.1557/JMR.2004.0251.
  5. ^ De Feyter, S.; De Schreyer FC (2003). "Autoensamblaje supramolecular bidimensional investigado mediante microscopía de efecto túnel". Chemical Society Reviews . 32 (3): 139–150. CiteSeerX 10.1.1.467.5727 . doi :10.1039/b206566p. PMID  12792937. 
  6. ^ Carroll, Gregory T.; Pollard, Michael M.; van Delden, Richard A.; Feringa, Ben L. (2010). "Movimiento rotatorio controlado de motores moleculares impulsados ​​por luz ensamblados en una película de oro" (PDF) . Chem. Sci . 1 (1): 97–101. doi :10.1039/C0SC00162G. S2CID  97346507.
  7. ^ abcdefghij Schwartz, DK, Mecanismos y cinética de la formación de monocapas autoensambladas (2001). "Mecanismos y cinética de la formación de monocapas autoensambladas". Annu. Rev. Phys. Chem . 52 : 107–37. Bibcode :2001ARPC...52..107S. doi :10.1146/annurev.physchem.52.1.107. PMID  11326061.{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  8. ^ abcde Schreiber, F (30 de noviembre de 2000). "Estructura y crecimiento de monocapas autoensamblables". Progress in Surface Science . 65 (5–8): 151–257. Bibcode :2000PrSS...65..151S. doi :10.1016/S0079-6816(00)00024-1.
  9. ^ Wnek, Gary, Gary L. Bowlin (2004). Enciclopedia de biomateriales e ingeniería biomédica . Informa Healthcare. págs. 1331–1333.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  10. ^ abcdefghij Vos, Johannes G., Robert J. Forster, Tia E. Keyes (2003). Conjuntos supramoleculares interfaciales . Wiley. págs. 88–94.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  11. ^ ab Madou, Marc (2002). Fundamentos de la microfabricación: la ciencia de la miniaturización . CRC. págs. 62–63.
  12. ^ abc Kaifer, Angel (2001). Electroquímica supramolecular. Coral Gables . Wiley VCH. págs. 191–193.
  13. ^ Saliterman, Steven (2006). Monocapas autoensambladas (SAM). Fundamentos de BioMEMS y microdispositivos médicos . SPIE Press. págs. 94–96.
  14. ^ Andres, RP; Bein T.; Dorogi M.; Feng S.; Henderson JI; Kubiak CP; Mahoney W.; Osifchin RG; Reifenberger R. (1996). "Escalera de Coulomb a temperatura ambiente en una nanoestructura molecular autoensamblada". Science . 272 ​​(5266): 1323–1325. Bibcode :1996Sci...272.1323A. doi :10.1126/science.272.5266.1323. PMID  8662464. S2CID  24880913.
  15. ^ Shaporenko, A.; Muller J.; Weidner T.; Terfort A.; Zharnikov M. (2007). "Equilibrio de las fuerzas de construcción de estructuras en monocapas autoensambladas basadas en selenio". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 129 (8): 2232–2233. doi :10.1021/ja068916e. PMID  17274618.
  16. ^ ab Subramanian, S.; Sampath S. (2007). "Estabilidad mejorada de monocapas autoensambladas de diseleniuro de cadena corta y larga sobre oro analizadas mediante electroquímica, espectroscopia y microscopía". Journal of Colloid and Interface Science . 312 (2): 413–424. Bibcode :2007JCIS..312..413S. doi :10.1016/j.jcis.2007.03.021. PMID  17451727.
  17. ^ Bucher, Jean-Pierre; Santesson, Lars, Kern, Klaus (31 de marzo de 1994). "Curación térmica de monocapas orgánicas autoensambladas: hexano- y octadecanotiol sobre Au(111) y Ag(111)". Langmuir . 10 (4): 979–983. doi :10.1021/la00016a001.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  18. ^ ab Schlenoff, Joseph B.; Li, Ming, Ly, Hiep (30 de noviembre de 1995). "Estabilidad y autointercambio en monocapas de alcanotiol". Revista de la Sociedad Química Americana . 117 (50): 12528–12536. doi :10.1021/ja00155a016.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  19. ^ Wysocki. "Monocapas autoensambladas (SAM) como superficies de colisión para la activación iónica" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 22 de junio de 2010.
  20. ^ abc Nuzzo, Ralph G.; Allara, David L. (31 de mayo de 1983). "Adsorción de disulfuros orgánicos bifuncionales en superficies de oro". Journal of the American Chemical Society . 105 (13): 4481–4483. doi :10.1021/ja00351a063.
  21. ^ ab Bain, Colin D.; Troughton, E. Barry; Tao, Yu Tai; Evall, Joseph; Whitesides, George M.; Nuzzo, Ralph G. (31 de diciembre de 1988). "Formación de películas monocapa mediante el ensamblaje espontáneo de tioles orgánicos a partir de una solución sobre oro" (PDF) . Journal of the American Chemical Society . 111 (1): 321–335. doi :10.1021/ja00183a049. Archivado desde el original el 23 de septiembre de 2017.
  22. ^ abcd Hamoudi, H.; Prato M., Dablemont C., Cavalleri O., Canepa M., Esaulov, VA (2010). "Autoensamblaje de monocapas autoensambladas de 1,4-bencenodimetanotiol sobre oro". Langmuir . 26 (10): 7242–7247. doi :10.1021/la904317b. PMID  20199099.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  23. ^ abcd Hamoudi, H.; Guo Z., Prato M., Dablemont C., Zheng WQ, Bourguignon B., Canepa M., Esaulov, VA; Prato, Mirko; Dablemont, Céline; Zheng, Wan Quan; Bourguignon, Bernard; Canepa, Maurizio; Esaulov, Vladimir A. (2008). "Sobre el autoensamblaje de alcanoditioles de cadena corta". Química física Química Física . 10 (45): 6836–6841. Bibcode :2008PCCP...10.6836H. doi :10.1039/B809760G. PMID  19015788.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  24. ^ ab Alarcon, LS; Chen L., Esaulov, VA, Gayone JE, Sanchez E., Grizzi O. (2010). "Monocapas autoensambladas de 1,4-bencenodimetanotiol con terminación tiol sobre Au(111) e InP(110) a partir de la fase de vapor". Journal of Physical Chemistry C . 114 (47): 19993–19999. doi :10.1021/jp1044157.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  25. ^ Chaudhari, V.; Harish NMK; Sampath S.; Esaulov VA (2011). "Autoensamblaje sustitucional de SAM de alcanotiol y selenol a partir de un SAM de butanoditiol doblemente anclado en posición horizontal sobre oro". Journal of Physical Chemistry C . 115 (33): 16518–16523. doi :10.1021/jp2042922.
  26. ^ Prato, M.; Moroni R.; Bisio F.; Rolandi R.; Mattera L.; Cavalleri O.; Canepa M. (2008). "Caracterización óptica de monocapas autoensambladas de tiolato en Au(111)". Journal of Physical Chemistry C . 112 (10): 3899–3906. doi :10.1021/jp711194s.
  27. ^ Kato, H.; Noh J.; Hara M.; Kawai M. (2002). "Un estudio HREELS de monocapas autoensambladas de alcanotiol en Au(111)". Journal of Physical Chemistry C . 106 (37): 9655–9658. doi :10.1021/jp020968c.
  28. ^ ab Smith; et al. (2004). "Modelado de monocapas autoensambladas". Progreso en la ciencia de superficies . 75 (1–2): 1–68. Bibcode :2004PrSS...75....1S. doi :10.1016/j.progsurf.2003.12.001.
  29. ^ Laffineur, F.; Augusto, D.; Plumier, F.; Pirlot, C.; Hevesi, L.; Delhalle, J.; Mekhalif, Z. (2004). "Comparación entre monocapas CH3 (CH2) 15SH y CF3 (CF2) 3 (CH2) 11SH sobre plata electrodepositada". Langmuir . 20 (8): 3240–3245. doi :10.1021/la035851+. ISSN  0743-7463. PMID  15875853.
  30. ^ Tang, Yongan; Yan, Jiawei; Zhou, Xiaoshun; Fu, Yongchun; Mao, Bingwei (2008). "Un estudio STM sobre el autoensamblaje de FSN zonílico de fluorosurfactantes no iónicos en dominios grandes de Au(111), pocos defectos y buena estabilidad". Langmuir . 24 (23): 13245–13249. doi :10.1021/la802682n. PMID  18980356.
  31. ^ Yan, Jiawei; Tang, Yongan; Sun, Chunfeng; Su, Yuzhuan; Mao, Bingwei (2010). "Estudio STM sobre el autoensamblaje del fluorosurfactante no iónico Zonyl FSN en la red molecular Au(100) (3/1/-1/1), corrugaciones y movilidad mejorada por adsorbato". Langmuir . 26 (6): 3829–3834. doi :10.1021/la903250m. PMID  20058870.
  32. ^ Tang, Yongan; Yan, Jiawei; Zhu, Feng; Sun, Chunfeng; Mao, Bingwei (2011). "Estudio comparativo de microscopía de efecto túnel electroquímico de barrido de monocapas autoensambladas de zonil FSN, un fluorosurfactante no iónico, sobre Au(111) y Au(100), una transición estructural inducida por potencial". Langmuir . 27 (3): 943–947. doi :10.1021/la103812v. PMID  21214202.
  33. ^ abcdefg Seong, Jin Koh (2007). "Estrategias para la colocación controlada de bloques de construcción a nanoescala". Nanoscale Res Lett . 2 (11): 519–545. Bibcode :2007NRL.....2..519K. doi :10.1007/s11671-007-9091-3. PMC 3246612 . PMID  21794185. 
  34. ^ Piner, RD; Zhu, J; Xu, F; Hong, S; Mirkin, California (1999). "Nanolitografía con pluma de inmersión". Ciencia . 283 (5402): 661–663. doi : 10.1126/ciencia.283.5402.661. PMID  9924019. S2CID  27011581.
  35. ^ Lud, SQ; Neppl, S; Xu, F; Feulner, P; Stutzmann, M; Jordan, Rainer; Feulner, Peter; Stutzmann, Martin; Garrido, Jose A. (2010). "Control de la funcionalidad de la superficie mediante la generación de grupos tiol en una monocapa autoensamblada". Langmuir . 26 (20): 15895–900. doi :10.1021/la102225r. PMID  20845943.
  36. ^ Laibinis, Paul E.; Whitesides, George M.; Allara, David L.; Tao, Yu Tai; Parikh, Atul N.; Nuzzo, Ralph G. (1 de septiembre de 1991). "Comparación de las estructuras y propiedades de humectación de monocapas autoensambladas de n-alcanotioles en las superficies de metales de acuñación, cobre, plata y oro". Revista de la Sociedad Química Americana . 113 (19): 7152–7167. doi :10.1021/ja00019a011. ISSN  0002-7863.
  37. ^ Noyhouzer, Tomer; Mandler, Daniel (17 de enero de 2011). "Determinación de niveles bajos de iones de cadmio mediante la deposición bajo potencial en una monocapa autoensamblada sobre un electrodo de oro". Analytica Chimica Acta . 684 (1–2): 1–7. Bibcode :2011AcAC..684....1N. doi :10.1016/j.aca.2010.10.021. PMID  21167979.
  38. ^ Lud, SQ; Steenackers, M; Bruno, P; Gruen, DM; Feulner, P; Garrido, JA; Stutzmann, M; Stutzmann, M (2006). "Injerto químico de monocapas autoensambladas de bifenilo sobre diamante ultrananocristalino". Revista de la Sociedad Química Americana . 128 (51): 16884–16891. doi :10.1021/ja0657049. PMID  17177439.
  39. ^ Cech J; Taboryski R (2012). "Estabilidad del recubrimiento monocapa de FDTS en herramientas de moldeo por inyección de aluminio". Applied Surface Science . 259 : 538–541. Código Bibliográfico :2012ApSS..259..538C. doi :10.1016/j.apsusc.2012.07.078.
  40. ^ Yung; Fiering, J; Mueller, AJ; Ingber, DE; et al. (2009). "Dispositivo de limpieza de sangre micromagnético-microfluídico". Lab on a Chip . 9 (9): 1171–1177. doi :10.1039/b816986a. PMID  19370233.
  41. ^ Carroll, Gregory T.; Wang, Denong; Turro, Nicholas J.; Koberstein, Jeffrey T. (1 de marzo de 2006). "Micropatrones fotoquímicos de carbohidratos en una superficie". Langmuir . 22 (6): 2899–2905. doi :10.1021/la0531042. ISSN  0743-7463. PMID  16519501.
  42. ^ García, R.; Martínez, RV; Martínez, J (2005). "Nanoquímica y nanolitografías con sonda de barrido". Chemical Society Reviews . 35 (1): 29–38. CiteSeerX 10.1.1.454.2979 . doi :10.1039/b501599p. PMID  16365640. 
  43. ^ Kiely, CJ; Fink J., Brust M., Bethell D? Schiffrin DJ (1999). "Ordenamiento espontáneo de conjuntos bimodales de cúmulos de oro nanoscópicos". Nature . 396 (3): 444–446. Bibcode :1998Natur.396..444K. doi :10.1038/24808. S2CID  4420426.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  44. ^ Vijaya Sarathy, K.; John Thomas P., Kulkarni GU, Rao CNR (1999). "Superredes de puntos cuánticos de metal y metal-semiconductor obtenidas mediante deposición capa por capa de matrices de nanopartículas". Journal of Physical Chemistry . 103 (3): 399–401. doi :10.1021/jp983836l.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  45. ^ Hamoudi, Hicham; Esaúlov, Vladimir A. (2016). "Autoensamblaje de α, ω-ditioles sobre superficies y heteroestructuras de ditiol metálico". Annalen der Physik . 528 (3–4): 242–263. Código Bib : 2016AnP...528..242H. doi : 10.1002/andp.201500280 . S2CID  124513678.

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