Altın Elektrot Yüzeylerde Kendiliğinden Organize Tek Katman (KOT) Kaplamaların Daha Hızlı ve Homojen Biriktirilmesi Amacıyla Voltaj Uygulamasının Elektrokimyasal ve Spektroskopik Olarak Incelenmesi


Er E. (Araştırmacı), Uçar A.

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Proje Grubu: Fen ve Mühendislik
  • Başlangıç Tarihi: Şubat 2023
  • Bitiş Tarihi: Şubat 2024

Özet

Kendiliğinden organize tek katmanlar (KOT), malzemeleri istenen moleküllerle işlevselleştirmek için

ucuz, kullanımı kolay ve hızlı bir aşağıdan yukarıya yüzey modifikasyon tekniğidir. Bu tekniğin

etkinliğini daha da artırmak için, yaygın olarak kullanılan uzun biriktirme sürelerinin, yüzeydeki KOT

yönelimi üzerinde herhangi bir olumsuz etkiye neden olmadan kısaltılması gerekmektedir; bu da

yalnızca KOT oluşum mekanizmasının ve kinetiğinin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasıyla mümkün

olabilir. KOT bazlı moleküller genellikle herhangi bir uyaran olmadan gece boyunca pasif inkübasyon

kullanılarak yüzeylere biriktirilir. Bununla birlikte, alt tabaka metalik yüzeyler tipik olarak degişken

yüzey yüklerine ve enerjilere sahiptir ve bu durum yapısal stabilitenin azalması ve düzgün olmayan

yüzey dağılımı gibi istenmeyen etkilere yol açabilir. Pasif ve uzun inkübasyonun dezavantajlarından

kaçınmak için bu çalışma, daha hızlı ve daha düzgün kaplamalar üretmede alternatif olarak aktif,

potansiyel-kontrollü bir tekniğin fizibilitesini sunmaktadır. Farklı fonksiyonel gruplara ve zincir

uzunluklarına sahip beş adet tiyollenmiş molekül (1-hekzantiyol, 1-dodekantiyol, 1,6-hekzanditiyol, 6-

merkapto-1-hekzanol, 6-merkaptohekzanoik asit), pasif inkübasyon (açık devre potansiyelinde, 4°C

ve gece boyunca) veya aktif inkübasyon (değişen potansiyellerde, oda sıcaklığında 10 dakika)

kullanılarak altın serigrafi baskılı elektrot yüzeylerine biriktirildi. Sonuçlar, tamamlayıcı

karakterizasyonlar yapılarak KOT film kalitesi açısından karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır; (i) KOT

birikiminden önce ve sonra elektrot pasifleşmesi (yalıtkanlık) voltametrik ve empedans temelli

elektrokimyasal ölçümlerle araştırıldı, (ii) kimyasal değişiklikler X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi

(XPS) ile incelendi, (iii) morfolojik değerlendirme 3-D Lazer Taramalı Mikroskop (LSM) kullanılarak

yapıldı ve (iv) biriktirilen moleküllerin fonksiyonel gruplarına bağlı olarak yüzey

enerjisinde/ıslanabilirliğinde meydana gelen değişiklikler temas açısı ölçümleri ile izlendi. Döngüsel

Voltammetri (CV), Kare Dalga Voltammetrisi (SWV) ve Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi

(EIS), KOT'lar ile elektrot pasifleştirmesinin aktif inkübasyon için daha yüksek olduğunu doğrularken,

XPS, LSM ve temas açısı ölçümleri her iki inkübasyon yöntemi icin benzer kimyasal ve yapısal

değişiklikler sergiledi. Bu, elektrot yüzeyleri üzerinde istenen KOT bazlı moleküllerin daha kısa

sürede biriktirilmesi için elektrokaplama yoluyla aktif inkübasyonun uygulanabilirliğini göstermektedir.