nanoparticelle di oro: sintesi, proprietà del monostrato protettivo e ...

1 INTRODUZIONE
1.1 MONOSTRATI AUTOASSEMBLATI IN DUE DIMENSIONI
Le strutture in scala nanometrica possiedono, a differenza dei materiali
macroscopici, un’elevata percentuale di atomi sulla superficie: essi sperimentano
un intorno chimico completamente diverso da quello degli atomi del bulk, e
quindi mostrano diverse reattività, energie, strutture, stati elettronici. Le proprietà
di un materiale nanostrutturato, al contrario di un materiale esteso, sono perciò
fortemente influenzate dalle proprietà degli atomi di superficie che costituiscono
l’interfaccia con l’ambiente circostante.
Superfici “nude” di materiali metallici e ossidi di metalli hanno la capacità
di adsorbire facilmente molecole organiche: questo processo è favorito poiché
abbassa l’energia libera all’interfaccia tra il metallo e l’ambiente. Inoltre,
modificando le proprietà all’interfase, le molecole adsorbite possono avere una
significativa azione sulla stabilità delle nanostrutture dei metalli, che diversamente
sarebbero molto reattive.
La formazione di un monostrato dall’auto-organizzazione di molecole
organiche su superfici è un esempio particolare del fenomeno generale chiamato
“auto-assemblaggio” (in inglese self-assembly). In natura, l’auto-assemblaggio si
traduce in un’organizzazione supramolecolare di sub-componenti che genera
sistemi complessi. I monostrati auto-assemblati (SAMs, Self-Assembled
Monolayers) costituiscono un sistema di grande interesse per studiare e capire il
processo di auto-organizzazione, le relazioni che sussistono tra struttura e
proprietà e i fenomeni che si instaurano all’interfaccia. 1 Essi hanno origine
dall’adsorbimento di costituenti molecolari da una soluzione o da fase gassosa
sulla superficie di solidi in un processo in cui gli adsorbati si organizzano
spontaneamente in strutture ordinate cristalline o semi-cristalline. L’adesione sulla
superficie è dovuta alla specifica affinità di un’opportuna funzionalità chimica dei
ligandi per il substrato: nel caso dei monostrati più studiati, cioè quelli costituiti
da tioli alchilici su lamine di oro, argento, rame, ecc., questo si manifesta
nell’elevata affinità del gruppo tiolico per la superficie di metalli nobili e di
transizione; ciò permette di ottenere superfici organiche ben definite che possono
presentare funzionalità chimiche modificabili e che determinano le proprietà
dell’interfaccia esposta all’ambiente esterno.
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