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Funktionale molekulare Schichten

Elektronen mit geringer kinetischer Energie haben geringe Eindringtiefe. Sie sind daher ein hervorragendes Werkzeug, um Oberflächen chemisch zu verändern. Auch hier lassen sich gezielt Verknüpfungsreaktionen auslösen.

Elektroneneinfang kann beispielsweise zur Anknüpfung von organischen Molekülen an ein Material führen. Wird eine dünne Schicht von Acetonitril auf eine Wasserstoff-terminierte Diamant-Oberfläche kondensiert und mit Elektronen geeigneter Energie bestrahlt, kommt es zur Anknüpfung des Fragments CH2CN an den Diamant.

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Eine elektronen-induzierte Addition von Ammoniak an eine CC-Doppelbindung kann auch an der Oberflächen einer selbst-assemblierenden Monolage (SAM) ausgelöst werden, was zu einer Funktionalisierung der Oberfläche führt. Interessant dabei ist auch, dass nicht nur die Anknüpfung gefunden wurde, sondern dass der Ammoniak die SAM auch vor Strahlenschäden schützen kann.

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Weit verbreitet sind Plasmaprozesse zur Oberflächenbehandlung. In Plasmen kommen neben anderen reaktiven Teilchen und UV-Strahlung auch freie Elektronen vor. Gemeinsam mit dem IFAM wurde untersucht, welchen Beitrag Elektronen bei der Herstellung neuartiger funktionaler Silikon-Beschichtungen im Plasma leisten.

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Weitere Informationen:

(1) Electron-Induced Chemical Reactions for Surface Functionalization;
P. Swiderek, in: Wandelt, K., (Ed.) Encyclopedia of Interfacial Chemistry: Surface Science and Electrochemistry, vol. 4 (2018), pp 702–710.

(2) Functionalisation of a self-assembled monolayer driven by low-energy electron exposure;
T. Hamann, L. Kankate, E. Böhler, J.-H. Bredehöft, F. Zhang, A. Gölzhäuser, P. Swiderek, Langmuir 28, 367 (2012).

(3) Modification of polydimethylsiloxane coatings by H2 RF plasma, Xe2* excimer VUV radiation, and low-energy electron beams;
P. Swiderek, E.Jolondz, J.H. Bredehöft, T.Borrmann, C.Dölle, M.Ott, C.Schmüser, A.Hartwig, V.Danilov, H.-E.Wagner, J.Meichsner, Macromol.Mat.Eng. 297, 1091-1101 (2012).

(4) Electron induced functionalization of diamond by small organic groups;
A.Lafosse, M.Bertin, D.Caceres, C.Jäggle, P.Swiderek, D.Pliszka, and R.Azria, Eur.Phys.J. D 35, 363 (2005).

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