Oppervlaktesubstanties

Opppervlaktesubstanties zijn chemische soorten die zich op of aan een oppervlak bevinden, meestal als gevolg van adsorptie of chemische binding aan het substraat. Ze kunnen bestaan uit moleculen die fysisch zijn gebonden door zwakke van der Waals-krachten, of chemisch gebonden zijn via covalente of coordinatieve binding. Ook doelbewust op oppervlakken aangebrachte moleculen vallen hieronder, zoals self-assembled monolayers (SAM’s) die als monolagen het oppervlak bekleden.

Oppervlaktesubstanties kenmerken zich door hun binding met het substraat, de hechtingsdichtheid (hoeveelheid per oppervlakte-eenheid) en de stabiliteit onder verschillende omstandigheden, zoals temperatuur en vochtigheid. Ze kunnen het oppervlak veranderen door de oppervlakte-energie, natting (wettability), elektrische lading en katalytische of corrosiebeïnvloeding. Een onderscheid wordt vaak gemaakt tussen chemisorptie, waarbij er sterke chemische binding optreedt, en fysisorptie, waarbij binding via zwakkere krachten plaatsvindt en makkelijker kan desorberen.

vorming en herkenning: oppervlaktedefinities ontstaan via adsorptie uit gas- of vloeistoffase, of via oppervlakte- functionalisatie en SAM-technieken. Substraten variëren van metalen en metaloxide tot koolstofmaterialen en keramische kwetsen; de keuze bepaalt de aard van de interactie en de stabiliteit van de oppervlaktesubstanties. Het bepalen van de hoeveelheid en aard van oppervlaktesubstanties gebeurt met analysemethoden als XPS, IR-spectroscopie, oppervlaktetraad- of -afbeeldingen (STM/AFM), temperatuur-programmerde desorptie en contacthoekmetingen.

Toepassingen van oppervlaktesubstanties omvatten katalyse op gereduceerde of geïmpregneerde oppervlakken, sensorische en biosensorische elementen, anti-corrosie- en slijtagebescherming, en oppervlaktefunctionalisatie voor medische en nanotechnologische toepassingen.