Synthese und Charakterisierung neuer Schwefel-Tripodliganden für ...

10 Kenntnisstand - KAPITEL 2
KAPITEL 2
Kenntnisstand
2.1 Self-Assembled Monolayers (SAMs)
Als self-assembled monolayers werden geordnete Molekül-Ensembles bezeichnet,
die dadurch gebildet werden, dass oberflächenaktive Substanzen auf einer festen
Substratoberfläche adsorbieren (physisorbieren oder chemisorbieren). Für
gewöhnlich wird dazu das Substrat in eine Lösung dieser Adsorbatmoleküle
(typischerweise 1-10 mmolar) eingetaucht, die Abscheidung aus der Gasphase ist
jedoch ebenfalls möglich. Während des Anlagerungsprozesses entsteht eine
zweidimensionale Ordnung, die durch chemische bzw. physikalische
Wechselwirkungen mit der Oberfläche gesteuert wird. Die Bildung der Monolagen
erreicht schließlich einen End- bzw. Gleichgewichtszustand. Reaktionszeiten bis zur
fertigen Ausbildung der Monolagen liegen zwischen wenigen Minuten bis einigen
Tagen.
Auf diesem Weg können auch gemischte SAMs hergestellt werden, indem zwei
verschiedene Adsorbatmoleküle in Lösung vorgelegt werden. 1 Dabei tritt jedoch
häufig das Problem der Phasenseparation auf. Die Adsorbatmoleküle ordnen sich
nicht in einer gleichmäßig vermischten Monolage an, worin der gewünschte Effekt
läge, sie separieren sich voneinander und bilden inselartige Ansammlungen jeweils
einer Molekülspezies. Dadurch sind inhomogene Bedeckungsverteilungen die Folge.
Ein optimiertes Verfahren zur Herstellung gemischter SAMs stellt die Microcontact
Printing-Methode (µCP) dar. Dabei können Oberflächen mit verschiedenen SAMs
(patterned SAMs) lokal funktionalisiert werden. 2 Im ersten Schritt dieser "soft-
lithographischen" Methode wird ein gemusterter Stempel mit dem ausgewählten
Reagenz (z.B. Alkanthiol oder Silan) benetzt. Dieser Stempel wird mit der
Substratoberfläche in Kontakt gebracht, wobei sich nur an den Kontaktstellen des
Stempelmusters nach einigen Sekunden bis Minuten die fertigen SAMs gebildet
haben. Durch Eintauchen des Substrats in die verdünnte Lösung eines zweiten
Reagenzes, können nun die bislang underivatisierten Bereiche der Oberfläche belegt
werden.