Monocapa autoensamblada
Las monocapas autoensambladas (también conocidas por la sigla en inglés SAM) son agrupaciones espontáneas de moléculas orgánicas formadas por adsorción sobre superficies y organizadas en dominios ordenados más o menos amplios.
[8] Al comienzo, cuando la densidad molecular en la superficie es baja, las moléculas de adsorbato forman una masa desordenada o forman una «fase tumbada» bidimensional ordenada;[6] al aumentar la cobertura de la superficie, durante un período de minutos a horas, comienzan a formarse estructuras cristalinas o semicristalinas tridimensionales en la superficie del sustrato.
[9] La monocapa se empaqueta fuertemente debido a interacciones de van der Waals,[1][11] lo que reduce su propia energía libre.
Además, el oro es un material inerte, biocompatible, disponible y fácil de modelar mediante litografía, una función útil para aplicaciones nanotecnológicas.
[1] Las monocapas compuestas de moléculas con grupos tiol o selenio se suelen generar sumergiendo el sustrato en una solución diluida de alcanotiol en etanol, aunque se pueden usar otros solventes diferentes, así como líquidos puros.
[1][14] Típicamente las monocapas tardan entre 12 y 72 horas en formarse a temperatura ambiente,[9][17] pero los alcanotiolatos se autoensamblan en cuestión de minutos.
En particular, la STM genera imágenes de la forma, la distribución espacial, los grupos terminales y su empaquetamiento.
[22] Los defectos en las monocapas autoensambladas pueden deberse tanto a factores externos como intrínsecos.
Aunque este modelo es robusto, solo se usa para aproximaciones porque no tiene en cuenta los procesos intermedios.
De forma similar al proceso de nucleación en metales, a medida que las islas crecen, se encuentran y reforman hasta acabar en la fase tercera, como se ve a continuación.
[6] A temperaturas por encima del punto triple el crecimiento es más complejo y puede tomar dos caminos.
En el primer camino, las cabezas del SAM se organizan hasta sus ubicaciones casi finales con los grupos de cola formados libremente en la parte superior.
En el segundo camino, las moléculas comienzan en una posición acostada a lo largo de la superficie.
Estos luego forman islas de SAM ordenados, donde crecen hasta la tercera fase.
Cuando esto ocurre en un área grande, las moléculas se apoyan entre sí para formar una capa como la de la figura 1.
[1] En algunos casos se ha señalado la existencia de «trampas cinéticas» que dificultan una orientación final ordenada.
[1] Las monocapas autoemsambladas pueden disponerse en patrones o trazados determinados sobre la superficie para formar parte de estructuras con aplicaciones interesantes en campos como la nanoelectrónica.
Las principales técnicas basadas en esta estrategia son la impresión por microcontacto y la nanolotografía por inmersión de pluma.
La solución se aplica a todo el sello, pero solo las áreas que hacen contacto con la superficie del sustrato permiten la transferencia de las monocapas.
Los sellos típicos usan dimeticona por sus propiedades elastoméricas, que le permiten adaptarse al contorno de las microsuperficies, y su baja energía superficial.
Este proceso puede paralelizarse para depositar nanoestructuras en un área grande en poco tiempo.
Este proceso fue descubierto por Chad Mirkin y sus compañeros de trabajo en la Universidad del Noroeste.
Otra manera consiste en degradar o desorber las moléculas disparándolas con un haz de electrones.
La irradiación fotooxida las moléculas, que se retiran a continuación con un disolvente polar.
Un producto doméstico común, Rain-X, se basa en monocapas autoensambladas para crear una cubierta hidrofóbica en los parabrisas de los automóviles.
Otra aplicación es el recubrimiento antiadherente en herramientas y sellos para Litografía de nanoimpresión (NIL).
A medida que la sangre contaminada se filtra a través de un dispositivo MEMS, las nanopartículas magnéticas capturan el hongo y luego se expulsan magnéticamente del torrente sanguíneo.
Usando esta técnica, Mirkin, Schatz y sus colaboradores han logrado generar formas bidimensionales complejas.
La capacidad de disponer las monocapas en configuraciones que aumentan la sensibilidad y no dañan ni interfieren con otros componentes del biosensor es importante en estas aplicaciones.
[39] o multicapas compuestas de nanopartículas recubiertas por monocapas autoensambladas basadas en ditioles.
