Fliesenlegen im Mikromaßstab
Mikrokristall-Monoschichten: Von Hand Aufbringen ist Selbstorganisationsverfahren überlegen
Wie klein dürfen Bausteine sein, damit man sie noch per Hand auf eine Oberfläche kleben kann? Wie groß dürfen, umgekehrt, Mikro-Bausteine werden, damit sie sich noch per Selbstorganisation anordnen lassen? Und welche Methode ist die bessere im Größenbereich, in dem beide funktionieren? Diesen Fragen ist das Team um Kyung Byung Yoon von der Sogang University in Seoul nachgegangen. Dazu führten sie Versuche mit verschieden dimensionierten Zeolith-Kriställchen durch.
Der pulverförmige Zeolith wurde durch einfaches Reiben mit dem Finger (mit oder ohne Latex-Handschuh) aufgebracht. Alternativ wurden die Zeolithe als Lösung aufgegeben und durch Ultraschall für den Selbstorganisationsprozess in Schwung gebracht. Als "Kleber" zwischen den "Mini-Fliesen" und dem Substrat dienten dabei die Anziehung zwischen entgegengerichtet geladenen Atomgruppen, Wasserstoffbrückenbindungen oder chemische Bindungen zwischen reaktiven Atomgruppen.
Wie sich zeigte, funktioniert die Selbstorganisation nur bei Teilchen, die kleiner als etwa 3 µm sind. Im Handbetrieb lassen sich noch Kriställchen auftragen bis hinunter zu einem Durchmesser von 0,5 µm. Im überlappenden Bereich (0,5 bis 3 µm) ist der Handbetrieb der Selbstorganisation unter Qualitätsaspekten vorzuziehen: Die Packung ist dichter und die Mikrokristalle sind gleichmäßiger orientiert. Während sich auf der selbstorganisierten Monoschicht einzelne unter einem Winkel von 90° aufgewachsene Kriställchen finden, werden solche "Parasiten" per Hand einfach weggerieben. Weitere Vorteile des manuellen Verfahrens gegenüber dem Ultraschallprozess liegen auf der Hand: Es ist einfacher, benötigt weder ein Lösungsmittel noch eine spezielle Ausrüstung, läuft flotter ab und es können größere Flächen behandelt werden.
Originalveröffentlichung: Kyung Byung Yoon et al.; "Manual Assembly of Microcrystal Monolayers on Substrates"; Angewandte Chemie 2007, 119, No. 17.
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