浓度，链长，疏水性和外部电场对混合的烷硫醇自组装单分子膜生长的影响：分子动力学研究,Langmuir

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浓度，链长，疏水性和外部电场对混合的烷硫醇自组装单分子膜生长的影响：分子动力学研究
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-01-27 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c03414
Pratiti Bhadra ₁ , Shirley W. I. Siu ₁

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越来越少的缺陷和更低的成本的日益增长的功能化自组装单层（SAM）是正在进行的研究的重点。在本研究中，进行分子动力学模拟以研究在乙醇溶液中混合链烷硫醇盐在金底物上形成SAM的过程。使用11-巯基十一酸（MUA）与1-癸硫醇（C9CH3）或6-巯基己醇（C6OH）的3：3比例的混合SAM系统作为标准SAM模型，我们系统地研究了浓度的影响，链长，官能团和SAM生长的外部电场。结果表明，SAM的初始生长速率和表面覆盖率取决于配体浓度。在一定的高浓度下（约为最低浓度的1.2-1.5倍），最终的表面覆盖率是最佳的。减少链长和增加疏水性稀释分子的比例是提高表面覆盖率的有效方法，但是必须改变组成配体，这对于SAM的功能要求可能不是理想的。此外，通过研究所施加的外部电场下链烷硫醇盐和乙醇溶剂的行为，我们发现具有适当场方向的强电场可以促进无缺陷单层的生成。这些发现将有助于理解混合SAM的形成，并为有效而有效的SAM形成的实验设计提供见识。但是必须改变组成配体，这对于SAM的功能要求可能不是理想的。此外，通过研究所施加的外部电场下链烷硫醇盐和乙醇溶剂的行为，我们发现具有适当场方向的强电场可以促进无缺陷单层的生成。这些发现将有助于理解混合SAM的形成，并为有效而有效的SAM形成的实验设计提供见识。但是必须改变组成配体，这对于SAM的功能要求可能不是理想的。此外，通过研究所施加的外部电场下链烷硫醇盐和乙醇溶剂的行为，我们发现具有适当场方向的强电场可以促进无缺陷单层的生成。这些发现将有助于理解混合SAM的形成，并为有效而有效的SAM形成的实验设计提供见识。我们发现，具有适当场方向的强电场可以促进无缺陷单层的生成。这些发现将有助于理解混合SAM的形成，并为有效而有效的SAM形成的实验设计提供见识。我们发现，具有适当场方向的强电场可以促进无缺陷单层的生成。这些发现将有助于理解混合SAM的形成，并为有效而有效的SAM形成的实验设计提供见识。

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Effect of Concentration, Chain Length, Hydrophobicity, and an External Electric Field on the Growth of Mixed Alkanethiol Self-Assembled Monolayers: A Molecular Dynamics Study

Growing functionalized self-assembled monolayers (SAMs) with fewer defects and lower cost is the focus of ongoing investigations. In the present study, molecular dynamics simulations were performed to investigate the process of SAM formation on a gold substrate from mixed alkanethiolates in ethanol solution. Using the mixed-SAM system of 11-mercaptoundecanoic acid (MUA) with either 1-decanethiol (C9CH3) or 6-mercaptohexanol (C6OH) in a 3:7 ratio as the standard SAM model, we systematically investigated the effects of the concentration, chain length, functional group, and an external electric field on SAM growth. The results showed that the initial growth rate and surface coverage of the SAM are dependent on the ligand concentration. At a certain high concentration (about 1.2–1.5 times the minimum concentration), the final surface coverage is optimal. Reducing the chain length and increasing the proportion of hydrophobic diluting molecules are effective ways to improve the surface coverage, but the compositional ligands have to be changed, which may not be desirable for the functional requirements of SAMs. Furthermore, by investigating the behavior of the alkanethiolates and ethanol solvent under an applied external field, we find that a strong electric field with a proper field direction can facilitate the generation of defect-free monolayers. These findings will contribute to the understanding of mixed-SAM formation and provide insight into experimental design for efficient and effective SAM formation.

更新日期：2021-02-09

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