Strukturelle Chemie der selbstorganisierten Monolayer von Octadecylphosphorsäure auf Tantaloxidoberflächen

Es wird gezeigt, dass Octadecylphosphorsäureester sich auf amorphen/nanokristallinen Tantaloxid (Ta 2 O 5 )-Schichten, die durch physikalische Dampfabscheidung auf Glassubstraten abgeschieden wurden, selbstorganisieren. Drei komplementäre oberflächenanalytische Techniken (winkelabhängige Röntgenphotoelektronenspektroskopie, Zeit-of-Flight Sekundärionen-Massenspektrometrie und Rasterkraftmikroskopie im seitlichen Kraftmodus) zeigten, dass eine 2,2 nm dicke, „tails-up“-orientierte Adlayer entsteht, die eine lokale nahezu hexagonale Anordnung, starke P−O−Ta-Bindungen und die Präsenz von (−P−O-) 2 Ta-Spezies aufweist. Ein Modell für die Bindung und die strukturelle Organisation der Octadecylphosphat-Moleküle auf der Tantaloxidoberfläche wird vorgeschlagen, das die direkte Koordination der terminalen Phosphatkopfgruppe an Ta(V)-Kationen umfasst, die eine starke komplexierende Bindung bilden, zwei Arten von Bindungen des Octadecylphosphates mit sowohl monodentaten als auch bidentaten Phosphat-Ta(V)-koordinativen Wechselwirkungen, und lokal die Bildung eines Zufallsgitters ähnlicher hexagonaler Struktur, das sowohl durch die Lage der Ta(V)-Kationstellen als auch durch einen intermolekularen Abstand zwischen den Octadecylphosphat-Liganden von etwa 0,5 nm definiert ist. Dies ist sehr ähnlich der Struktur des selbstorganisierten Monolayers von langkettigen Alkanthiolen auf Gold. Die Verwendung von Phosphorsäureester-Derivaten wird als vielversprechend für die Gestaltung spezifischer Grenzflächenarchitekturen in der Sensortechnologie, in der Oberflächenmodifikation von oxidpassivierten metallischen Biomaterialien und in kompositen Metall-(Oxid)−Polymer-Grenzflächen angesehen.