pintamolekyyleistä

Pintamolekyylit ovat atomi- tai molekyylitasolla pinnalla olevan aineen koostumusta ja käyttäytymistä määrittäviä molekyylejä. Ne voivat sitoutua kiinteän tai nesteen pinnalle tilapäisesti tai pysyvästi ja muodostaa pinta-adsorptio- tai monikerroksisia rakenteita. Pintamolekyylien vuorovaikutus pinnan kanssa vaikuttaa pinnan kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin, kuten reaktiivisuuteen, märkäkyvyyteen, kitkaan ja luotettavuuteen.

Adsorptio ja sitoutuminen pintaansa voidaan jakaa fyysisiin ja kemiallisiin prosesseihin. Fyysinen adsorptio (physisorption) perustuu heikkoihin van der Waals-voimiin, on yleensä vähemmän pysyvää ja herkemmin lämpötilan vaihteluille. Kemiallinen adsorptio (chemisorption) muodostuu vahvempien kemiallisten sidosten kautta ja voi olla pysyvämpää. Pintamolekyylit voivat muodostaa monikerroksisia tai yksittäisestä kerroksesta koostuvia rakenteita, mikä puolestaan vaikuttaa pinnan tilapitoisuuteen ja ominaisuuksiin.

Tutkimuksessa käytetään erilaisten teoreettisten malleja pintojen kattavuuden ja adsorptiointensiivisyyden kuvaamiseen. Langmuirin malli sopii usein yksinkertaiseen, tasapainottuneeseen monokerroksisuuteen, kun taas Freundlich-malli kuvaa heterogeenisempia tai epälineaarisia tapauksia. Monikerroksisen adsorption yhteydessä voidaan käyttää BET-mallia limittäisen kerrosten kuvaukseen.

Pintamolekyylit ovat keskeisiä esimerkiksi katalyysissä, sensoriteknologiassa, korroosion estossa sekä pintaviestinnässä ja biomateriaaleissa. Esimerkkejä ovat itse järjestäytyvät monikerroskalvot (SAM:it) kultamateriaalien pinnoilla sekä syvälliset pinta-analyysit, kuten XPS, AFM/STM, IR-spektroskopia ja SERS, joiden avulla pintakerrosten koostumus ja rakenne voidaan määrittää.