Kálmán Erika

A delhi vasoszloptól a molekuláris építészetig - a kémia új perspektívája

Fontos azonban megemlíteni, hogy a leképezésen túl a tűszondák molekuláris manipulációkra is alkalmasak. A tű és a felület közötti kölcsönhatások külső irányításával nanoméretű mintázatok alakíthatóak ki, atomok és molekulák mozdíthatóak el, illetve helyezhetőek tetszés szerinti helyre rendezetten a felületen. Ma már a tűszondás eszközök a felületi molekuláris építészet nélkülözhetetlen eszközeivé váltak.

A felületek molekuláris filmmel való módosításához kihasználjuk a felületi atomok és módosító molekulák között kialakuló kapcsolatot, az önszerveződés jelenségét. A kötés lehet átmeneti és tartós is. Átmeneti kötés alakul ki például vákuumban az etilénmolekula és nemesfém katalizátorok felületi atomjai között.

Animáció: Etilén molekula nemesfém katalizátor felületén

A fém-szén kötés hatására megváltozik a molekula szerkezete - elveszti metil-csoportjának hidrogénjeit -, majd a kötés felszakadása után új molekulává, etánná alakul. Tartós kötés kialakulásakor a molekulák a felületen önszerveződéssel rendeződnek, molekuláris filmet alakítanak ki.

30. ábra

Az önszerveződést a molekulák és a szilárd hordozók közötti exoterm kemiszorpció hozza létre. Ezért a molekulák minden aktív helyet elfoglalva rendeződnek molekuláris réteggé. Az önszerveződött molekulákból (SAMs) kialakult molekuláris filmek tulajdonságai elsősorban a filmet képező molekulák fej- és végcsoportjának kémiai tulajdonságaitól függnek. A film megváltoztathatja a határfelület nedvesítő képességét, tribológiai tulajdonságait, keménységét, korróziógátlását és biokompatibilitását is. A réteg a fejcsoportok megfelelő kiválasztásával alkalmassá tehető sokféle felhasználásra, például molekuláris felismerésre, proteinek megkötésére is. Az önszerveződő rétegek molekuláinak nagyfokú rendezettsége és szoros illeszkedése a fémfelületen számos gyakorlati alkalmazás útját nyitotta meg.