A self assembled monolayer (SAM) is an organized layer of amphiphilic molecules in which one end of the molecule, the “head group” shows a special affinity for a substrate. SAMs also consist of a tail with a functional group at the terminal end as seen in Figure 1. SAMs are created by the chemisorption of hydrophilic “head groups” onto a substrate from either the vapor or liquid phase followed by a slow two-dimensional organization of hydrophobic “tail groups”.

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  • A self assembled monolayer (SAM) is an organized layer of amphiphilic molecules in which one end of the molecule, the “head group” shows a special affinity for a substrate. SAMs also consist of a tail with a functional group at the terminal end as seen in Figure 1. SAMs are created by the chemisorption of hydrophilic “head groups” onto a substrate from either the vapor or liquid phase followed by a slow two-dimensional organization of hydrophobic “tail groups”. Initially, adsorbate molecules form either a disordered mass of molecules or form a “lying down phase”, and over a period of hours, begin to form crystalline or semicrystalline structures on the substrate surface. The hydrophilic “head groups” assemble together on the substrate, while the hydrophobic tail groups assemble far from the substrate. Areas of close-packed molecules nucleate and grow until the surface of the substrate is covered in a single monolayer. Adsorbate molecules adsorb readily because they lower the surface energy of the substrate and are stable due to the strong chemisorption of the “head groups. ” These bonds create monolayers that are more stable than the physisorbed bonds of Langmuir-Blodgett films. Thiol-metal bonds, for example, are on the order of 100 kJ/mol, making the bond stable in a wide variety of temperature, solvents, and potentials. The monolayer packs tightly due to van der Waals interactions, thereby reducing its own free energy. The adsorption can be described by the Langmuir adsorption isotherm if lateral interactions are neglected. If they cannot be neglected, the adsorption is better described by the Frumkin isotherm.
  • Die Selbstorganisierende Monoschicht (engl. Self-assembled monolayer, SAM) ist ein wichtiger Bestandteil der Nanotechnologie. Eine Selbstorganisierende Monoschicht bildet sich spontan beim Eintauchen von oberflächenaktiven oder organischen Substanzen in eine Lösung bzw. Suspension. Geeignete Substanzen sind dabei Alkanthiole, Trichlorsilan und Fettsäuren. Diese bilden auf Metallen wie Gold, Silber, Platin, Kupfer und Silicium einfache Monoschichten, mit einer hohen inneren Ordnung. Derartig behandelte Oberflächen sind in Luft über Monate stabil. Im Gegensatz zu herkömmlichen Beschichtungsverfahren wie Chemische Gasphasenabscheidung (Chemical vapor deposition, CVD) haben SAM eine definierte Dicke im Bereich von 0,1 bis 2 nm. In der Halbleitertechnologie wird die Selbstorganisierende Monoschicht zur Oberflächenstabilisierung und maßgeschneiderten Funktionalisierung von Elektroden verwendet. Je nach Länge der verwendeten Alkylketten wird dabei die Permeabilität und die Ladungstransfergeschwindigkeit beeinflusst. Das Anwendungsgebiet von Selbstorganisierende-Monoschicht-modifizierten Elektroden ist sehr breit. Unter anderem wird die Technik der Selbstorganisierenden Monoschicht beim elektrochemischen Rastertunnelmikroskop, bei Zelluntersuchungen, Sensorik und in der Nanoelektronik verwendet.
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  • A self assembled monolayer (SAM) is an organized layer of amphiphilic molecules in which one end of the molecule, the “head group” shows a special affinity for a substrate. SAMs also consist of a tail with a functional group at the terminal end as seen in Figure 1. SAMs are created by the chemisorption of hydrophilic “head groups” onto a substrate from either the vapor or liquid phase followed by a slow two-dimensional organization of hydrophobic “tail groups”.
  • Die Selbstorganisierende Monoschicht (engl. Self-assembled monolayer, SAM) ist ein wichtiger Bestandteil der Nanotechnologie. Eine Selbstorganisierende Monoschicht bildet sich spontan beim Eintauchen von oberflächenaktiven oder organischen Substanzen in eine Lösung bzw. Suspension. Geeignete Substanzen sind dabei Alkanthiole, Trichlorsilan und Fettsäuren. Diese bilden auf Metallen wie Gold, Silber, Platin, Kupfer und Silicium einfache Monoschichten, mit einer hohen inneren Ordnung.
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  • Self-assembled monolayer
  • Selbstorganisierende Monoschicht
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