molekyylisäkeiksi

Molekyylisäkeiksi viittaa funktionaalisiin ryhmiin tai motifceihin, joiden tehtävä on kiinnittää tai immobilisoida molekyylejä pintaan tai toisiin rakenteisiin. Sillaiset ryhmät mahdollistavat kontrolloidun sijoittumisen, vakauden ja vuorovaikutukset, mikä on olennaista esimerkiksi biosensorien, katalyyttien sekä nanostruktuurien valmistuksessa.

Kiinnittyminen pintaan tapahtuu eri mekanismeilla. Chemisorptio tarkoittaa pysyvää, usein kovalenttista sidosta, kun taas physisorptio perustuu heikompaan, van der Waals- sekä elektrostaattisiin vuorovaikutuksiin. Käytetyt molekyylisäke-ryhmät ovat usein valittuja sen mukaan, millaiseen pintaan ne lujittuvat ja millainen on haluttu sidosenergian sekä molekyylin orientaation hallinta. Yleisimmät esimerkit ovat alkanethiolit kultapinnoitteissa, joissa S–H-ryhmä kiinnittyy kultapohjaan muodostaen itse asiassa itsestään asettuvaa järjestäytynyttä kerrosta; silaaniyhdisteet pinnoilla kuten Si–OH ryhmät lasi- tai piipohjaisilla pinnoilla; sekä fosfonaatit tai catecholit, joita käytetään erilaisten metalloksi- ja oksidipinnoitteiden funktionalointiin.

Sovelluksia on lukuisia. Biosensoreissa molekyylisäkeet mahdollistavat biomolekyylien immobilisoinnin paikkaan tarkasti sekä vähentävät epäspesifisiä vuorovaikutuksia; katalyysisssa ne voivat sijoittaa reaktiiviset ryhmät tarkasti katalyyttisen keskuksen läheisyyteen; ja nanoteknologiassa ne auttavat rakentamaan järjestäytyneitä monikerroksisia rakenteita sekä sähköisiä tai optisia ominaisuuksia hallitsevia pinnoitteita.

Haasteita ovat esimerkiksi sidosreversibiliteetti, epätoivottu desorptio sekä orientaation kontrollin riittämätön tarkkuus, mikä voi heikentää toimivuutta. Lisäksi pinnoitteen kestävyys kosteudessa ja lämpötiloissa sekä valmistuksen toistettavuus ovat jatkuvia tutkimusaiheita.