Karbenler, sağlam tekil tabakaların oluşumunda sıkça kullanılan tiyollerden üstün

Kanada’daki araştırmacılar, tiyol yerine N-heterosiklik karbenlerin kullanılması sonucu altın yüzeylerde oluşturulan öz düzenlenmiş tekil tabakalarda (SAM) yüzeyin çok daha sağlam olmasını sağladığını tespit etti. Böyle sağlam platformlar üzerinden metal yüzeylerine bağlanan moleküller ile daha şiddetli koşullara dayanabilecek algılayıcılar (sensör) yapılabilir, bu şartlarda tiyollü tekil tabakalar bozulur.

Tiyoller yerine N-heterosiklik karbenlerin kullanılması sonucu oluşan öz düzenli tekil tabakalar daha sağlam olmaktadır (c) NPG

Tiyol tekil tabakaları elektrokimyasal algılamada çok kullanışlıdır, çünkü bunlar araştırmacılara, bir metal yüzeyine organik reseptörler ekleme imkânı tanır. Ancak tiyol ligandı altın yüzeyinden kısmen ılımlı koşullar altında bile ayrılabilmektedir. Tekil tabakalar havada yavaşça ve tetrahidrofuran (THF) gibi yaygın bir organik çözücü içinde daha hızlı bozunmaktadır, oda sıcaklığında 24 saat içinde tiyollerin %70’i yüzeyden ayrılmaktadır. Bunlar aynı zamanda voltaj dönüşümü yaparken de zarara uğramaktadır, elektrokimyasal algılama voltaj dönüşümüne dayandığı için bu da sorun oluşturmaktadır. Bu durumu, Kanada’daki Ontario, Queen’s University’de çalışan Cathleen Crudden, “yüzeye bağlanmış bir antikorunuz varsa ve yüzey bağlantısı kırılırsa, algılama yeteneğiniz azalacaktır” şeklinde açıklıyor.

Queen’s University ve Toronto Üniversitesi’nde çalışan ve Crudden ile Hugh Horton başkanlığındaki araştırmacılar altın üzerinde N-heterosiklik karben (NHC) ligandlarının tekil tabakalar oluşturmasını inceledi. NHC’ler karbenler için alışılmadık derecede kararlıdır ve büyük miktarlarda üretilebilir ve saklanabilir. Bunlar tiyollere göre ciddi ölçüde daha reaktif oldukları için işlenmesi de daha sorunlu. Ancak elde edilen avantajlar oldukça etkileyici; örneğin altın yüzeyi ile çok daha kararlı bir bağ oluşuyor ve hava ile suda uzun sürelerce bekletildiğinde bile tamamen inertliğini koruyor; kaynar THF’de 24 saat ısıtılabiliyor ve hiç desorpsiyon olmuyor; son olarak elektriksel bakımdan daha sağlam bir yapısı var.

Hannu Häkkinen, Finlandiya’daki Jyväskylä Üniversitesi’nde hesapsal nanobilim uzmanı olarak çalışıyor ve araştırmanın “oyunu değiştirecek” tarzda olduğunu ve “toplulukta çok geniş bir ilgi uyandıracağını ve pek çok çalışma ile devamının geleceğini” söylüyor. Algılama potansiyelinin dışında, tekil tabakaların moleküler elektronik konusunda çalışan araştırmacılara ilginç olacağını söyleyen Häkkinen, “uzun zamandan beri yapılması için uğraşılan, metal ile karbon arasında sağlam bir bağ oluşumunu sağlıyor ve altın metalinin iletim bandındaki elektron sisteminden organik kısımda bulunan delokalize pi elektron sistemine elektron akışı oluyor” şeklinde görüşlerini bildiriyor.

Crudden ve Horton’un başkanlığındaki ekip şimdi karben ligandlarının altın nanoparçacıklara eklenmesi konusunda çalışıyor ve bu konu ilaç iletiminde faydalı olabilir. Crudden, grubun sonraki çalışmalarının, tekil tabakaların sentezini daha kolay bir hale getireceğini düşünüyor. “Şimdilik, çalışmanın temel sınırlaması karbeni oluşturmaktaki zorluk oldu, bu sistem tiyollerden daha hassas” diyor. Crudden, şöyle diyor: “Laboratuar tezgâhında hava ortamında yapabileceğiniz yeni bir yöntemimiz var. Bunu biraz bekleyeceksiniz!”

Kaynaklar

C M Crudden et al, Nat.Chem., 2014, DOI: 10.1038/nchem.1891

http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/03/carbenes-beat-thiols-robust-monolayers

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap