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Nasschemische Präparation

Immersion

Selbst-assemblierende Moleküle bilden aus Immersion Dünnfilme auf einem Substrat aus, so z.B. Alkanthiole auf Gold. Dafür wird ein Metall- oder Metalloxidsubstrat über variable Zeit in eine hoch verdünnte Lösung des Moleküls eingelegt und nach Entnahme mit Lösungsmittel gespült. Bei ausreichender Löslichkeit und Spülung verbleibt eine robuste, fest verankerte Monolage (self-assembled monolayer - SAM) des Moleküls auf dem Substrat. Sie verändert wesentlich dessen Oberflächeneigenschaften wie Benetzbarkeit, Hydrophobizität, Reibung und Biokompatibilität und liefert eine Grundlage für weitere Modifizierung.

Nasschemische Probenpräparation stellt eine attraktive Alternative zur Molekularstrahldeposition (OMBD) dar, v.a. da hier kein Ultrahochvakuum benötigt wird, wodurch man teures Laborequipment und erheblich Zeit spart. Zudem ermöglicht diese Art der Präparation die parallele Herstellung einer verhältnismäßig hohen Anzahl an Proben.

Mikrokontaktdruck

Mikrokontaktdruck (microcontact printing - µCP) bietet eine einfache und zuverlässige Methode, Mikrometerstrukturen selbst-assemblierender Moleküle auf einem Substrat aufzubringen. Das Prinzip gleicht dem des Kartoffeldrucks: Ein PDMS-Stempel mit definiertem Relief wird mit hoch verdünnter Lösung eines Moleküls vollgesogen, getrocknet und auf ein Substrat gelegt. An den Stellen des direkten Kontakts wandern Moleküle vom Innern des Stempels auf die Metalloberfläche und bilden dort eine Monolage aus. Das Verfahren kann darüber hinaus für die selektive Deposition von Nanopartikeln oder Enzymen verwendet werden. Der Stempel erhält seine Struktur durch Guss in einen Siliziummaster.

Das Ergebnis ist eine definiert selektive Beschichtung, die beispielsweise im reibungs-sensitiven Modus des Rasterkraftmikroskops (DLFM, siehe Bild rechts), unter dem optischen Mikroskop über ihre Benetzbarkeit mit feinen Wassertröpfchen (Bild links) oder durch die Ausbildung eines Beugungsmusters identifiziert werden kann. Nicht modifizierte Bereiche können durch andere passende Moleküle aufgefüllt und somit passiviert oder funktionalisiert werden.

Spin Coating

Spin Coating stellt eine Methode dar, mit der dünne homogene Schichten von z.B. Polymeren oder auch Nanopartikeln abgeschieden werden können. Dazu wird ein Tropfen des Materials auf dem Substrat platziert und dieses in der Folge rotiert. Je nach Dauer und Drehgeschwindigkeit bildet sich mit Trocknen/Verdunsten des Lösungsmittels ein dünner Film des Materials aus, z.B. PDMS auf Glas oder eine Schicht von Nanopartikeln auf SAM-funktionalisierten Goldoberfläche