Monotabakaların
oluşumu bireysel moleküllerin polar kısmı (baş) ve substrat yüzeyi arasındaki
etkileşimle başlar. Sonra moleküller tabaka düzleminde, moleküllerin hidrofobik
kısımları (kuyruklar) arasındaki Van der Waals kuvvetleri etkileşimleriyle
düzenlenirler (tabakanın self-montajı). Substrat olarak çeşitli malzemeler
kullanılabilir (silikon, metaller, oksitler gibi). Substrat yüzeyi düz
(konvensiyonal malzemeler gibi) veya kavisli (substrat nanopartiküller formda
ise) olabilir.
Tarihsel olarak
bakıldığında, ilk self-montaj monotabakalarörneğinin Langmuir-Blodgett filmleri
(1935) olduğu görülür. ‘Self-montaj’terimi ilk olarak (1983 yılında) alkantiol
monotabakaların altın yüzey üzerinde paketlenmesi prosesi için kullanılmıştır
(Şekil-1).
Ampifilik
moleküllerin monotabakalarının oluşumu, çeşitli yüzeylerin korunması veya
modifikasyonu için kullanılır; örneğin, yüzey karakterini hidrofilik özellikten
hidrofobik özelliğe dönüştürmek gibi. Self-montaj monotabakalar, moleküler nanoelektronik
çihazlara ve nanoelektromekanik sistemlerde de kullanılır.
Bazı organik moleküller uygun bir substrata
yönlendirildiğinde self-montajla, yani substratla kendiliğinden birleşerek
homojen, monomoleküler kalınlıklı yoğun tabakalar meydana gelir. Bu organik
moleküller iki farklı uç grubu bulunan uzun zincirler içerir. Monotabakanın
oluşumu, organik moleküldeki uç gruplardan birinin özel yüzeyle reaksiyona
girmesi ve bir kimyasal bağın meydana gelmesiyle gerçekleşir. İşlemden sonra
substratın yüzey özelliklerini monotabakanın fonksiyonal grupları belirler.
Örneğin, alkil-silan veya alken tiol molekülleri bir silika veya metal yüzeye
etkileştirildiğinde organize tabakalar halide birleşir, yani montajlanır. SAM
oluşturabilen malzemeler fizisorbd tabakalar (fiziksel adsorbsiyon;
Langmuir-Blodgett filmler gibi) veya kemisorbd tabakalar (kimyasal adsorbsiyon;
silikaya bağlı organosilanlar veya altına bağlı organotioller gibi) olabilir. (Şekil-2)
Şekil-1: Altın yüzeyinde alkantiol (CnH2n+1SH) monotabakaların self-montajı
Şekil-2: Bir yüzeyde self-montaj monotabakaların oluşumunun
şematik görünümü
