Investigation of Biological and Organic Molecular Assembly

Abstract

Self-assembled monolayers (SAMs) are well-defined and ordered films of molecules that are spontaneously deposited on a surface. By designing molecules with desired head groups for binding specific surfaces, such SAMs can be interesting for a lot of applications such as molecular electronics and biosensors. In this study, SAMs of organic and biological molecules have been investigated. SAMs of thiophenol, a newly designed Schiff base (E)-4-((4-(phenylethynyl)benzylidene)amino)benzenethiol molecule, a newly designed 4-(4,7-di(thiophen-2-yl)-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzaldehyde monomer were studied. Mixed SAMs of biotin and streptavidin and graphite binding peptide assemblies are also studied. SAMs were prepared by solution phase method. The gold surface and graphite surface were used as a substrate, because they are both chemically inert to oxidation and flat surfaces. Scanning Tunneling Microscope (STM) was the main experimental technique used here. It was used to obtain images of SAMs at an atomic scale. Scanning Tunneling Spectroscopy (STS) was used to provide information about the local density of states of molecules. Spectroscopic Ellipsometry (SE) was used to measure the monolayer thickness. Contact Angle Measurements was used to determine the surface wettability. X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) was used to analyze surface chemistry of SAMs. Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) was used to identify the molecules on a surface.

Öz-düzenli tek katmanlar yüzeyde kendiliğinden tanımlanmış ve sıralanmış moleküllerden meydana gelen filmlerdir. Belirli yüzeylere bağlanması için istenilen baş gruplara sahip moleküller dizayn edilmesi durumunda, öz-düzenli tek katmanlar moleküler elektronik ve biyosensör gibi birçok uygulama alanı için ilgi çekici olabilir. Bu çalışmada, biyolojik ve organik moleküllerden meydana gelen öz-düzenli tek katmanlar incelenmiştir. Tiyofenol, yeni dizayn edilmiş Schiff yapılı (E)-4-((4-(feniletilin)benziliden)amino)benzentiyol, ve yeni dizayn edilmiş 4-(4,7-di(tiyofen-2-il)-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)benzaldehit molekülleri ile çalışılmıştır. Biyotin ve streptavidin ile karışık öz-düzenli tek katmanlar ve grafite bağlanan peptit yapıları da çalışılmıştır. Öz-düzenli tek katmanlar çözelti fazı metodu ile hazırlanmıştır. Altın ve grafit yüzeyler alttaş olarak kullanılmıştır, çünkü her ikisi de kimyasal olarak oksidasyona karşı etkisiz ve düz yüzeylerdir. Taramalı Tünelleme Mikroskobu kullanılan ana deneysel tekniktir. Öz-düzenli tek katmanların atomik düzeyde görünlenmesinde kullanılmıştır. Taramalı Tünelleme Spektroskopisi moleküllerin lokal yoğunluk düzeyleri hakkında bilgi edinmek için kullanılmıştır. Spektrokopik Ellipsometre tek katman kalınlığını ölçmek için kullanılmıştır. Kontakt açısı ölçer ile yüzey ıslanabilirliği hakkında bilgi edinilmiştir. X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi ile öz-düzenli tek katmanların yüzey kimyası analiz edilmiştir. Yüzeyde Güçlendirilmiş Raman Spektroskopisi ile yüzeydeki moleküller tayin edilmiştir.