Comparison of relative stability of self-assembled monolayers based on thiols and carboxylic acids chemisorbed on the Ag(111) surface.

Samoorganizujące się monowarstwy organiczne to układy molekularne, które w wyniku samoorganizacji tworzą się na wybranym podłożu. SAM-y są obecnie jednym z najczęściej wykorzystywanych układów w badaniach organicznych nanostruktur. Głównymi kryteriami na podstawie których, można stwierdzić przydatność tych struktur w rzeczywistych zastosowaniach jest ich stabilność oraz stopień uporządkowania. Na podstawie danych literaturowych, można wnioskować, że rodzaj grupy czołowej ma znaczący wpływ na wspomnianą stabilność monowarstwy. W niniejszej pracy porównano dwie grupy samoorganizujących się molekuł o różnej grupie czołowej: tiolowej (przedstawiciel: heksadekanetiol (HDT)) i karboksylowej (przedstawiciel: kwas heptadekanowy (HDCOOH)) osadzonych na powierzchni (111) srebra. W początkowej fazie doświadczenia skupiono się na optymalizacji syntez monowarstw poprzez dobór rozpuszczalnika, który nie powodował degradacji warstwy. Analizy dokonano przy użyciu refleksyjno – absorpcyjnej spektroskopii w podczerwieni (IRRAS) oraz wykonując pomiary kąta zwilżania (ACA).W kolejnym kroku za pomocą spektroskopii fotoelektronów w zakresie promieniowania X (XPS) wykonano ilościowe pomiary potwierdzające czystość uzyskanych monowarstw. Ostatecznie, aby dokładniej wyznaczyć wpływ grupy czołowej na trwałość monowarstw, przeprowadzono reakcje wymiany molekuł HDT oraz HDCOOH, które monitorowano za pomocą techniki IRRAS oraz ACA. Na podstawie przeprowadzonej analizy stwierdzono nieco większą stabilność molekuł HDCOO/Ag od HDT/Ag.

Self-assembled monolayers (SAMs) are molecular systems formed spontaneously by chemisorption to the selected substrate. SAMs are currently one of the most widely used systems in organic nanostructures. One of the most crucial feature of SAMs, which defines the usefulness of these structures in real applications, is stability of their chemical bonding to the substrate via the head group and the degree of their two-dimensional order. The type of head group has a significant effect on stability of a monolayer. In this master thesis two types of self-assembled monolayer were compared with either thiol or carboxylic acid head group deposited on silver surface. In the initial phase of this project, experiments were focused on optimizing monolayer synthesis by selecting a common solvent for both types of SAMs. Analyzes were made using infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS) and contact angle measurements (ACA). In the next step, using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), quantitative measurements were performed to confirm the purity of the obtained monolayers. Finally, to determine the impact of the head group on the stability of binding monolayers with the silver substrate, exchange experiments were conducted for both types of monolayers in the common solvent. The exchange process was monitored using IRRAS and ACA techniques. Based on this analysis, higher stability of SAMs with the carboxylic head group on silver substrate was concluded as compared to their thiol analogues.