براي اينکه يک تکلايه خودآرا (SAM) روي يک سطح در کاربردهاي واقعي مفيد باشد، بايدهندسه پايدار و قابل کنترلي داشته باشد. محققان دانشگاه Penn State و شرکت سيگما-آلدريچ روشي براي کنترل هندسه و پايداري تکلايههاي خودآرا با استفاده از ايزومرهاي محتلفکربوران تيول (مولکولهاي قف‌ ‌‌ ‌سي شکل) يافته‌اند.

پروفسور پاول ويس، استاد برجسته شيمي و فيزيک دانشگاه Penn State و رهبر گروه تحقيقاتي اين دانشگاه مي‌گويد: «يافته‌هاي ما امکان کنترل ويژگي‌هاي فيزيکي و شيميايي تک‌لايه‌هاي خودآرا بدون تغيير ساختار آن را فراهم مي‌آورد. توانايي کنترل اين ويژگي‌ها ما را قادر به ساخت تک‌لايه‌هايي مي‌کند که به‌‌عنوان مثال مي‌توانند به صورت انتخابي مولکول‌هاي زيستي خاص را از مخلوط‌هاي پيچيده جدا کنند. اين مولکول‌هاي کربوران تيول موجب توليد تک‌لايه‌هايي با کيفيت بالا مي‌شوند که عمدتاً به دليل سادگي اين مولکول‌هاست. ما در حال تلاش براي توسعه يک روش ساده و اقتصادي براي کنترل شيمي سطح از مقياس يک ويفر (چندين سانتي‌متر) گرفته تا مقياس تک‌مولکولي (زير نانومتر) هستيم».

اين گروه تحقيقاتي با استفاده از دو ايزومر مختلف کربوران تيول، تک‌لايه‌هاي خودآرايي ساختند که هندسه و قدرت برهمکنش انتخابي مشابهي داشتند. آنها دريافتند که به‌راحتي مي‌توانند ويژگي‌هاي شيميايي اين تک‌لايه‌هاي خودآرا، همچون مقاومت شيميايي و ترشوندگي آنها را کنترل کنند. ويس مي‌گويد: «زيبايي تک‌لايه‌هاي خودآرا اين است که با يک فيلم نازک به ضخامت يک يا دو نانومتر مي‌توانيم به طور کامل ويژگي‌هاي فيزيکي، شيميايي، و زيستي سطوح را تغيير دهيم».

اين محققان براي ساخت تک‌لايه‌هاي خودآراي جديد آزمايش‌هاي مجزايي ترتيب داده و در آنها يکي از انواع مولکول‌هاي کربوران تيول (ايزومر متا-1،M1، يا متا-9، M9 ) يا هر دوي آنها را از طريق پيوند گوگرد-طلا به يک سطح طلايي متصل نمودند. هر يک از قفس‌هاي کربوراني از 10 اتم بور و 2 اتم کربن تشکيل شده‌اند. اتم‌هاي کربن ساختار شش کوئوردينه غيرعادي دارند که به آنها بار مثبت مي‌دهد. در نتيجه قفس‌هاي کربوران يک ممان دوقطبي دارند که يا تقريباً موازي سطح تک‌لايه خودآرا بوده (براي M1 که در آن گوگرد به يک اتم کربن در قفس کربوراني متصل است) و يا تقريباً عمود بر اين سطح است (براي M9 که در آن گوگرد به يک اتم بور در قفس کربوراني متصل است). ويس مي‌گويد: «مولکول‌هاي M1 و M9 ساختار مشابهي روي سطح تک‌لايه خودآرا تشکيل مي‌دهند، اما مولکول‌هاي M1 تک‌لايه را پايدارتر مي‌کنند، در حالي که مولکول‌هاي M9 آبدوستي آن را افزايش داده يا به عبارتي خاصيت ترشوندگي آن را بهبود مي‌بخشند. هر دوي اين ويژگي‌ها مي‌توانند در کاربردهاي مختلفي مفيد باشند».

نتايج اين تحقيق در شماره مارس 2009 مجله ACS Nano منتشر شده است.

منبع:  http://www.physorg.com/news157135442.html