Struktura, stabilność i przewodnictwo alifatycznych i aromatycznych monowarstw SAM osadzonych na aluminium.
Okres realizacji: 2019 - 2024
Jednym z głównych nurtów w zakresie tworzenia nowych materiałów jest obecnie łączenie struktur nieorganicznych z organicznymi (np. rozwój elektroniki molekularnej lub inżynierii tkankowej). Formowanie takich hybrydowych układów nieuchronnie prowadzi do wytworzenia interfejsu, najczęściej w postaci molekuła-metal, który, jeśli przejdziemy w obszar nanotechnologii, staje się częścią zasadniczą danego urządzenia. Układem, który w modelowy sposób pozwala analizować strukturę i własności interfejsu molekuła-metal są samoorganizujące się monowarstwy organiczne typu SAM (Self-Assembled Monolayers), które znajdują zastosowanie zarówno we wspomnianej elektronice molekularnej, jak i w zagadnieniach biokompatybilności. Do tej pory większość badań nad układami SAM, wraz z późniejszymi zastosowaniami, została przeprowadzona dla monowarstw, w których grupa tiolowa (-SH) wykorzystywana jest do wiązania molekuł z powierzchniami metali szlachetnych (głównie Au) poprzez wiązanie kowalencyjne. W proponowanym projekcie zbadam monowarstwy SAM utworzone na powierzchni aluminium poprzez wiązanie jonowe za pomocą grupy karboksylowej (-COOH) lub fosfonowej (-PO3H2). Pomimo, że tego typu warstwy SAM wzbudzają ostatnio duże zainteresowanie, to z uwagi na trudności z ich formowaniem na bardzo reaktywnym podłożu jakim jest aluminium oraz nikłą ilość informacji dotyczących ich struktury i własności, zakres ich zastosowania jest wciąż bardzo mały. W ramach realizacji projektu planowana jest nie tylko optymalizacja procesu formowania tych warstw tak, aby tworzyć wysoce uporządkowane struktury, ale przede wszystkim wykorzystanie tych dobrze zdefiniowanych układów do przeprowadzenia analizy ich stabilności termicznej, stabilności na ekspozycję w warunkach laboratoryjnych, określenia ich zdolności do powstrzymania procesu utleniania powierzchni aluminium oraz, powiązanego z tym zadaniem, określenia wpływu podłoża i grup wiążących na przewodnictwo w tego typu nanostrukturach organicznych. Określenie tych parametrów jest kluczowe praktycznie dla każdego kierunku potencjalnych zastosowań - pozwoli na zdecydowanie szerszą aplikację tych specyficznych układów SAM. W szczególności, z punktu widzenia elektroniki molekularnej, w sposób oczywisty istotne jest określenie przewodnictwa elektrycznego, zarówno izolujących, jak i przewodzących, molekuł na powierzchni tego metalu. Pokrycie tymi molekułami może być, na przykład, stosowane do modyfikacji elektrod w układzie tranzystora polowego (izolujące do modyfikacji elektrod bramki, a przewodzące do modyfikacji elektrod źródła i drenu). Mniej oczywistym, ale równie istotnym w tym kontekście, parametrem jest pożądana wysoka stabilność termiczna molekuł w złączu elektrycznym z uwagi na problemy z dyssypacją ciepła wytwarzanego na interfejsie molekuła-metal w skutek braku kompatybilności stanów wibracyjnych (różny zakres częstotliwości) materiałów organicznych i nieorganicznych.