شکل ۱-۵- الکترود کربن شیشه‌ای در استونیتریل + ۰/۲ میلی مولار ۴- نیتروبنزن دی‌آزونیوم تترافلوروبورات + ۱/۰ مولار تترابوتیل آمونیوم تترافلوروبورات a) چرخه‌ی اول b) چرخه‌ی دوم و c) الکترود مشابه در استونیتریل حاوی ۱/۰ مولار تترابوتیل آمونیوم تترافلوروبورات [۹]
سطوح فلزی نیز کاربرد دارد. برای تولید پیوند فلز-کربن باید با سطوحی کارکرد که تا حد ممکن اکسید نشده باشند در نتیجه سطح باید به خوبی صیقل داده شود و بعد عمل اتصال از محلول عاری از اکسیژن صورت گیرد. در موردبرخی از فلزات صنعتی به این دلیل‌که راحت اکسید می‌شوند امکان مشاهده ولتاموگرامی شبیه شکل ۱-۵ وجود ندارد. زیرا برای این فلزات احتمال اکسید شدن در پتانسیل‌های خیلی کوچک نیز وجود دارد. البته این موضوع اهمیت چندانی ندارد زیرا می‌توان حدود پتانسیل لازم برای احیائ نمک‌ دی‌آزونیوم روی این نوع الکترودها را از روی مقدار آن برای الکترودهای کربنی تخمین زد و سپس با اعمال پتانسیل کاتدی منفی‌تر از پتانسیل به‌دست آمده عمل اصلاح الکترود را انجام داد. در مورد سطوح سیلیکونی هیدروژنه^[۲۳]، رادیکال تولید شده در مجاورت سطح، اتم هیدروژن موجود بر سطح سلیکون را می‌کند و تولید رادیکال سایلیل^[۲۴] می‌کند(شکل۱- ۶). واکنش رادیکال سایلیل با رادیکال فنیل منجر به تولید سطح اصلاح شده می‌شود.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

شکل ۱-۶- مکانیسم اصلاح سطوح سیلیکونی با نمک‌های دی‌آزونیوم [۳۳]
همچنین نمک‌های دی‌آزونیوم به طور خود به خود با سطوح مختلفی نظیر کربن، سیلسیم ، گالیم آرسنید، پالادیم، مس و… پیوند برقرار می‌کنند. به نظر می‌رسد انتقال الکترون مستقیم بین سطح و نمک دی‌آزونیوم باعث تشکیل این پیوند می‌شود. این واکنش صرفاً شیمیایی بسیار جالبی است زیرا به تجهیزات الکتروشیمیایی نیازی ندارد. مثلاً در فلزات الکترون‌های لازم برای کاهش نمک‌های دی‌آزونیوم تولید می‌شود که منجر به تولید فلز با بار مثبت و اکسید شدن فلز می‌شود[۲۸،۳۰،۳۶].
۱-۳-۳- امکان ایجاد تک لایه و یا چند لایه و مکانیسم آن
برای تعیین ساختار لایه ایجاد شده ضخامت لایه از طریق روش‌های میکروسکپی نیروی اتمی^[۲۵] و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه‌ی ^[۲۶]X و میزان پوشش سطح با انتگرال‌گیری از سطح زیر منحنی ولتامتری چرخه‌ای و طیف سنجی رامان و پخش برگشتی رادرفورد^[۲۷] اندازه‌گیری می‌شود. با یک میزان پوشش سطح مشخص (Γ)، هر چه گروه‌های آریل به طور فشرده‌تری کنار همدیگر قرار گرفته باشند، لایه نازک‌تری خواهیم داشت و هرچه این گروه‌ها پراکنده‌تر باشند لایه ایجاد شده ضخیم‌تر خواهد بود (غلظت سطحی تک لایه فشرده از گروه‌های فنیل می‌تواند با مدل ملکولی تک لایه فشرده^[۲۸] تخمین زده شود). این امکان وجود دارد که ضخامت لایه ایجاد شده را با کنترل میزان بار عبوری از سطح طی الکترولیز کنترل کرد. کنترل بار معادل کنترل زمان الکترولیز و جریان است. به این دلیل‌که این واکنش‌ها در پتانسیل کنترل شده اتفاق می‌افتد در نتیجه ۲ عامل اصلی که می‌تواند در ضخامت لایه ایجاد شده موثر باشد، زمان و پتانسیل الکترولیز است. عوامل بعدی غلظت نمک دی‌آزونیوم، نوع ترکیب دی‌آزونیوم مورد استفاده، نوع سطح مورد اصلاح، نوع حلال، محیط و روش اصلاح هستند. بررسی‌هایی بر روی اثر پتانسیل و زمان الکترولیز بر روی لایه تشکیل شده با ترکیب ۴- نیتروفنیل دی‌آزونیوم بر روی سطح کربن شیشه‌ای در حلال استونیتریل صورت گرفته است [۹]. با اعمال پتانسیل معادل ۰۸/۰ ولت منفی‌تر از پتانسیل کاهش نمک دی‌آزونیوم و با انتگرال‌گیری از جریان ولتامتری، میزان پوشش سطح Γ با زمان تا زمان ۶۰۰ ثانیه برای غلظت‌های ۱/۰، ۲/۰ و ۰/۵ میلی مول بر لیتر محاسبه شد. مشاهده شد که میزان پوشش سطح Γ با زمان افزایش می‌یابد تا به میزان حدی Γ برابر ۳-۴ نانو مول بر سانتی‌متر مربع نزدیک به CPML می‌رسد. افزایش زمان الکترولیز بعد از ۶۰۰ ثانیه تاثیر چندانی بر افزایش میزان Γ ندارد. اثر پتانسیل بوسیله گروه دونارد مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که غلظت سطحی با کاتدی‌تر شدن پتانسیل الکترولیز افزایش می‌یابد [۳۷]. در پتانسیل‌های اعمال شده ۲۵/۰، ۵/۰ و ۷۵/۰ ولت منفی‌تر از پتانسیل کاهش نمک دی‌آزونیوم، غلظت‌های سطحی به‌ترتیب مقادیر ۶/۰، ۲/۱ و ۹/۱ نانومول بر سانتی‌متر مربع بدست آمد. البته میزان همگی این‌ها کمتر از Γ_CPMLاست. در این تحقیق همچنین با اندازه‌گیری دقیق ارتفاع لایه با روش AFM در غلظت ۷۱/۰ میلی‌مولار نمک نیتروفنیل دی‌آزونیوم در پتانسیل ۱۵/۰ ولت منفی‌تر نسبت به دماغه کاهش دی‌آزونیوم در زمان‌های مختلف الکترولیز بین میزان پوشش سطح و ضخامت لایه تشکیل شده یک رابطه خطی مشاهده شد. بعد از زمان ۶۰۰ ثانیه، غلظت سطحی به مقدار Γ برابر ۲/۱ نانو مول بر سانتی‌متر مربع رسید که مقداری نزدیک به Γ_CPML و با ارتفاع معادل ۴ گروه آریل بود. براساس بررسی انجام شده با بردن پتانسیل به سمت پتانسیل‌های کاتدی‌تر و افزایش غلظت نمک دی‌آزونیوم ضخامت لایه آلی افزایش می‌یابد و تا nm 100 هم می‌تواند برسد. در واقع تشکیل لایه آلی متصل شده به سطح مربوط به واکنش آریل رادیکال با سطح و رشد لایه تشکیل شده اولیه می‌باشد. مکانیسم رشد این لایه در شکل (۱-۷) آورده شده است [۳۸].

شکل ۱-۷- مکانیسم اصلاح سطح و تشکیل چند لایه طی فرایند اصلاح با نمک‌های دی‌آزونیوم [۳۸]
۱-۳-۴- تعیین خواص و شناسایی لایه آلی ایجاد شده بر روی سطح
برای این منظور روش‌های مختلف الکتروشیمیایی، طیف‌سنجی و میکروسکپی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
الف) روش‌های الکتروشیمیایی: اگر ترکیب متصل شده به سطح دارای گروه عاملی فعالی از لحاظ الکتروشیمیایی باشد می‌توان با روش‌های ولتامتری اتصال این لایه به سطح را دنبال کرد. گروه نیترو یک مثال بسیار خوب است. با بهره گرفتن از نمک ۴- نیتروفیل دی‌آزونیوم گروه ۴- نیتروفنیل به سطح پیوند می‌خورد. نیترو بنزن به طور برگشت پذیر در محیط غیر پروتون دهنده به رادیکال آنیون مربوط در پتانسیل برابر ۲۰/۱ ولت نسبت به الکترود مرجع کالومل کاهیده می‌شود. با انجام ولتامتری در محیط پروتون دهنده نظیر محلول آبی اسیدی گروه نیترو به طور برگشت‌ناپذیر کاهش ۴ تا ۶ الکترونی انجام می‌دهد و به هیدروکسیل آمین و یا آمینو تبدیل می‌شود. حتی در صورتی‌که ترکیب متصل شده به سطح دارای گروه عاملی فعالی از لحاظ الکتروشیمیایی نباشد نیز این امکان وجود دارد که با برخی روش‌های ولتامتری و یا EIS اصلاح سطح را دنبال کرد و ما در این تحقیق از این روش‌ها استفاده نمودیم.
ب) روش‌های طیف‌سنجی
هر یک از روش‌های شناسایی طیف‌سنجی مادون قرمز انعکاسی با تبدیل فوریه^[۲۹]، طیف‌سنجی جذبی، رامان، XPS و RBS می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد که روش‌های بسیار مفیدی در شناسایی گروه‌های عاملی موجود بر روی سطح هستند:
ج) روش‌های میکروسکپی
از این روش‌ها می‌توان به موارد AFM، STM^[30] .و EDS^[31] اشاره کرد:
۱-۳-۵- مقایسه روش اصلاح با نمک‌های دی‌آزونیوم و با روش تشکیل تک‌لایه‌های خود سامان
کنترل دقیق در طراحی سطح تماس حسگرها اهمیت زیادی را در تهیه حسگرها و زیست‌حسگرها ایفا می‌کند شیمی آلکان تیول‌ها تاکنون یک روش اصلاح بسیار موفقی در تهیه این سطح تماس ها بوده است که برای اصلاح سطوح فلزات طلا، نقره، پلاتین و مس کاربرد دارد (شکل ۱-۸). اما مشکل این روش عدم پایداری تک لایه ایجاد شده هم از لحاظ محدوده پتانسیلی کم و ناپایداری پیوند طلا-تیول (در مورد دیگر فلزات این پیوند حتی ضعیفتر است) نسبت به اکسیداسیون و محدود بودن این روش به تنها برخی سطوح فلزی است. بنابراین

شکل۱-۸- تشکیل تک‌لایه‌های خود سامان بر روی سطح[۱۰]
جستجو برای پیدا کردن روش‌های اصلاح با پایداری بالاتر برای ایجاد تک لایه ملکولی نیاز است.
روش اصلاح با نمک‌های دی‌آزونیوم یک جایگزین مناسبی به نظر می‌رسد که هم پایداری بسیار خوبی نشان می‌دهد و هم شیمی بسیار گسترده‌ای را شامل می‌شود. پیوند ایجاد شده یک پیوند کوالانسی است که به طور قابل ملاحظه‌ایقوی‌تر از پیوند طلا-تیول می‌باشد (برای مثال پایداری دمایی ۳۴۰ درجه کلوین برای ترکیب ۶-مرکاپتو هگزانویک اسید). این پیوند به حدی قوی است که لایه ایجاد شده با این روش تا دماهای تا ۷۰۰ درجه کلوین پایدار است. همچنین در پتانسیل‌های بسیار مثبت و یا منفی بسته به استخلاف موجود بر روی اصلاح شونده مقاوم است[۹]. علاوه بر این، پایداری این لایه نسبت به حلال‌ها و مواد شیمیایی، سونیکیت کردن و نگهداری طولانی مدت در هوا آن‌را به عنوان یک روش بسیار مقاوم معرفی کرده است. به‌علاوه این روش بر خلاف روش تک‌لایه‌های خود سامان که تنها محدود به برخی سطوح فلزی است، تقریباً بر روی تمامی سطوح قابلیت انجام شدن را دارد.
عاملی که ممکن است شیمی نمک‌های دی‌آزونیوم را تا حدودی پیچیده کند امکان انجام واکنش‌های جانبی است که عبارتند از :
حمله رادیکال، موقعیت ارتوگروه آریل پیوند خورده به سطح [۶] که منجر به تشکیل چند لایه می‌شود
اتصال به سطح بدون از دست دادن گروه دی‌آزو و ایجاد هیدرازین^[۳۲] متصل شده به سطح [۳۹]
نتیجه آن این است که لایه ایجاد شده به اندازه SAM همگن نیست.
چند لایه تشکیل شده بر روی سطح با این روش می‌تواند از چند لایه تا nm 10 ضخامت داشته باشد [۴۰-۴۲] البته می‌توان با کنترل دقیق بار عبوری و شرایط لایه‌ای در حد تک‌لایه ایجاد کرد. از طرف دیگر توانایی تولید سطحی از تک لایه تا چند لایه با ضخامت nm 10 با یک شیمی اصلاح یک مزیت قابل توجه این روش است و گروه دونارد [۳۷] از این مزیت برای ایجاد الگوسازی در ابعاد نانو^[۳۳] بهره جستند.
این محدودیت به‌جز در موارد نادری که موقعیت دقیق عامل اصلاح کننده نسبت به سطح باید مشخص باشد نظیر برخی حسگرهای DNA [43-45] و یا برخی راه‌بردها برای ایجاد پروتئین‌های سیمی^[۳۴] در عمده کاربردهای حسگرها اهمیتی ندارد و محدودیتی محسوب نمی‌شود. با توجه به پایداری قابل ملاحظه این روش و گستره وسیع اصلاح کننده‌ها و سطوح مورد استفاده شاید بتوان گفت که این روش، روش قوی‌تری نسبت به تک‌لایه‌های خود سامان محسوب می‌شود.
به هر حال کار بر روی این روش در ابتدای راه است و جای دارد تحقیقات گسترده‌تری برای گسترش این روش صورت گیرد و تلاش شود که سطح تماس‌های پیچیده‌تری با این روش توسعه یابد. حداقل تحقیقات اولیه در این زمینه امیدوار کننده است. با توجه به مزیت‌ها و جذابیت این روش تلاش شد در این تحقیق از این روش برای ایجاد سطوح اصلاح شده جدید بهره‌گیری شود. در بخش بعدی تلاش شد مروری از تعدادی از کارهای تحقیقاتی صورت گرفته با این روش بر روی الکترود کربنی صورت گیرد. الکترودهای کربنی به طور گسترده‌ای در کاربردهای الکتروشیمیایی استفاده شده که دلیل آن قمیت پایین آن­ها در مقایسه با الکترودهای فلزی، ساختار شیمیایی خنثی و پنجره پتانسیل وسیع بیشتر محلول‌های الکترولیتی (نوعاً بین ۰/۱- تا ۰/۱+ ولت در الکترولیت‌های آبی) می‌باشد [۴۶،۴۷].
۱-۳-۶- مروری بر تحقیقات انجام شده بر روی اصلاح سطح الکترود‌های کربنی با نمک‌های دی‌آزونیوم
هال^[۳۵] و همکاران مشتقات هیدروکینون آریل دی‌آزونیوم را سنتز کردند و از آن برای اصلاح سطح الکترود‌ کربنی جهت اندازه‌گیری pH استفاده نمودند[۴۸]. در حالی‌که الکترودهای کربنی آنتراکینون توسط گروه تاموسکی^[۳۶] برای کاهش الکتروشیمیایی اکسیژن[۴۹و۵۰] استفاده شده است. از ترکیب ۴- کربوکسی فنیل آریل دی‌آزونیوم برای پیوند دادن پپتیدها برای شناسایی یون‌های فلزی استفاده شده است[۵۱]. اسلیوان ^[۳۷]و همکارانش از فیلم ارتو آمینوفنول بر روی الکترودهای کربن شیشه‌ای برای تشخیص NADH [52]، فسفات‌های قلیایی و هیدرازین [۵۳،۵۴] استفاده کردند. بوردیلن [۱۳] و دیگران سطح الکترود کربن شیشه‌ای را با ترکیب نمک ۴- فنیل دی‌آزونیوم استیک اسید اصلاح کردند که به این سطح آنزیم گلوکز اکسیداز به صورت کولانسی اتصال داده شد. این اتصال با فعال کردن کربوکسکیک اسید با ترکیب ۱-اتیل-۳-(۳-دی متیل آمینو پروپیل) کربامید^[۳۸] و ان-هیدروکسی سوکسین ایمید^[۳۹] اصلاح شد که آمین‌های اولیه بر روی سطح پروتئین با بهره گرفتن از حمله نوکلئوفیلی یک پیوند آمیدی تشکیل می‌دهند. در این زیست‌حسگر فروسن متانول به عنوان حد واسط برای تشخیص گلوکز استفاده شد. در یک تحقیق دیگر الکترود الماس آمیخته شده با بور^[۴۰] ابتدا با ترکیب نیترو فنیل اصلاح و سپس گروه نیترو آن به طریق الکتروشیمیایی کاهیده شد. سپس ترکیب استیل کولین استراز به آن پیوند داده شد. از این حسگر برای شناسایی حشره‌کش‌ها [۵۵] استفاده گردید. در یک تحقیق دیگری یک الکترود اصلاح شده مشابهی ساخته شد که در آن به‌جای استیل کولین استراز از تیروزین استفاده شده است. از این الکترود برای اندازه‌گیری فنول‌ها [۵۶] استفاده گردید.
روش‌های پیچیده‌تر دیگری برای اتصال پروتئین‌ها و دیگر آنزیم‌ها به سطح اصلاح شده با نمک دی‌آزونیوم توسعه پیدا کرده است. یک گروه تحقیقاتی [۴۱] ترکیب آریل دی‌آزونیوم را با لیگاند نیتریلواستیک اسید (NTA) در موقعیت پاراسنتز کردند. سطح اصلاح شده با NTA ابتدا برای ایجاد کمپلکس با مس Cu(II) و Ni(II) استفاده شد. در مرحله بعدی پروتئین هیس-تگ^[۴۱] به این سطح متصل شد.
در تمامی این کاربردها برای اتصال پروتئین‌ها ابتدا الکترود توسط نمک دی‌آزونیوم اصلاح می‌شود سپس پروتئین بر روی سطح تثبیت می‌شود. مارکوت و همکارانش [۵۷،۵۸] تغییراتی در این روش دادند. آن‌ها ابتدا ترکیب ۴- کربوکسی متیل آنیلین را به آنتی بادی IgG وصل نموده سپس نمک دی‌آزونیوم این ترکیب را تهیه نمودند و از آن برای اتصال به سطح استفاده نمودند . مزیت این روش این بود که روشی نسبتاً ساده برای اتصال آنتی بادی‌های مختلف به الکترودهای صفحه‌ی چاپی گرافیتی آرایه‌ای^[۴۲] با کنترل پتانسیل بر روی هر الکترود فراهم می‌شود. مجموعه‌ی آنتی بادی‌ها سپس برای شناسایی عامل ریومتوئید^[۴۳] و دیگر آنتی ژن‌ها با روش لومینسانس شیمیایی با حد تشخیص در حد ۵۰ فمتومولار استفاده شد. محدودیت این روش مشکلات مربوط به تهیه ترکیب دی‌آزونیوم این ترکیبات است. تبدیل آمین به دی‌آزونیوم نیاز به ۲۰ میلی مولار هیدروکلریدریک اسید و ۲۰ میلی مولار سدیم نیتریت (NaNO₂) دارد که چندان با پروتئین‌ها سازگار نیست. اخیراً پولسکی و همکاران [۵۹] از روش مشابهی برای اتصال پروتئین‌ها به سطح الکترود استفاده کردند با این تفاوت که آن‌ها از نمک دی‌آزونیوم کربوکسی فنیل برای این منظور استفاده نمودند و آن‌را مستقیماً به پروتئین آنزیم پراکسیداز ترب کوهی^[۴۴] متصل نمودند.
کاربرد مخلوط اصلاح‌گرها با نمک‌های دی‌آزونیوم توسط گروه گودینگ پیشنهاد شد. آن‌ها مخلوطی از سیم‌های ملکولی را به همراه رقیق کننده‌ها برای ایجاد یک سطح تماس مناسب برای ساخت الکترودهایی با بهره گرفتن از پروتئین های اکسایش-کاهش استفاده نمودند [۶۰]. دریک مطالعه یک سیم ملکولی الیگوفنیل اتینیلن^[۴۵] و الیگو(اتینیلن گلیکول) و ^[۴۶](OEG) که در انتهای آن یک عامل ضد آلودگی^[۴۷] قرارداده شده بودبرای ایجاد انتقال الکترون موثر با آنزیم HRP استفاده شد [۶۱]. سیم‌های ملکولی ارتباط بین سطح الکترود و پروتئین را میسر می‌سازند و ملکول پلی اتیلن گلیکول (PEG) ازجذب غیر ویژه پروتئین‌ها به سطح و همچنین از تماس گونه‌های مزاحم فعال از لحاظ الکتروشیمیایی با سطح جلوگیری می‌کند. دراین مورد ثابت سرعت انتقال الکترون برابر ۴/۱۳ بر ثانیه بدست آمد که ثابت سرعت خیلی سریعی است. رفتار الکتروشیمیایی ایده‌آل مشاهده شده نشان می‌دهد که تمامی پروتئین‌ها در یک محیط مشابه هستند و HRPها همگی بر روی سیم‌های ملکولی سوار شده‌اند.
همان‌طور که قبلا نیز اشاره شد، مزیت اصلاح سطوح کربنی با نمک‌های دی‌آزونیوم پایداری لایه تشکیل شده و همچنین امکان کنترل دانسیته گونه‌ی پیوند خورده به سطح با کنترل دقیق دانسیته‌ی باری که از سطح عبور می‌کند می‌باشد. عیب این روش ساختار تا حدودی نامشخص لایه‌ی اصلاح‌گر (چندلایه و یا تک‌لایه بودن و دانسیته‌ی سطحی لایه ایجاد شده) است. در یک مطالعه مقایسه‌ای برای اندازه‌گیری یون‌های فلزی براساس اصلاح الکترودها با پپتیدها مقایسه‌ای بین دو روش اصلاح با تک‌لایه‌های خود سامان ایجاد شده بر روی الکترودهای طلا و روش اصلاح با نمک‌های دی‌آزونیوم بر روی الکترودهای کربنی توسط گروه گودینگ صورت گرفته که روش اول حد تشخیص ۳/۰ نانو مولار برای Cu²⁺ و روش دوم حد تشخیص معادل ۲ نانو مولار برای Cu²⁺ نشان داد[۶۲]. در یک مطالعه دیگر ثابت سرعت انتقال الکترون خیلی سریعی بین HRP و سطح توسط گروه گودینگ[۶۰] و گروه پولسکی[۵۹] اندازه‌گیری شد اما دماغه‌های اکسایش–کاهش به خوبی مشاهده نشدند. به نظر می‌رسد که این محدودیت‌ها عمدتاً مربوط به استفاده از الکترودهای کربنی با ساختار غیر یکنواخت باشد و ارتباط کمتری با شیمی نمک‌های دی‌آزونیوم داشته باشد.
کار بر روی اصلاح سطح با نمک‌های دی‌آزونیوم هنوز در ابتدای راه است و تلاش برای تهیه زیست‌حسگرهای با کارایی مناسب با این روش اصلاح از اهمیت بالایی برخوردار است. در این رابطه استفاده از نیترو فنیل به عنوان اصلاح کننده زیاد مورد توجه بوده است زیرا این ترکیب این مزیت را دارد که به طور وسیعی توسط بسیاری از محققان استفاده شده و شرایط اصلاح با این اصلاح کننده و ساختار لایه ایجاد شده به خوبی از مقالات قابل استخراج است. علاوه بر این، استفاده از نیتروفنیل به عنوان اصلاح کننده این مزیت را دارد که منجر به ایجاد لایه‌ای بر روی سطح می‌شود که به راحتی با روش‌های الکتروشیمیایی قابل شناسایی است و بنابراین به راحتی امکان موفقیت اصلاح الکترود با این اصلاح‌گر قابل ردیابی و شناسایی است. به‌علاوه، گروه نیترو می‌تواند در محیط پروتون دهنده نظیر محیط اسیدهای آبی یا مخلوط آب – اتانول در محلول ۱/۰ مولار پتاسیم کلرید [۹،۱۴،۱۵،۲۹،۶۳،۶۴] کاهیده شود. کاهش گروه نیترو تولید گروه‌های آمینوفنیل (AP) و هیدوکسیل آمینوفنیل (APOH) می‌کند. مطابق معادله ۱-۱ و ۱-۲، کاهش ۴- الکترونی نیترو منجر به تولید گروه هیدروکسی آمینوفنیل و کاهش ۶- الکترونی آن منجر به تولید آمینوفنیل می‌شود [۶۵].
(معادله ۱-۱)
(معادله ۱-۲)
گروه‌های AP حاصله را می‌توان طی فرآیندهای شیمیایی با ترکیبات حاوی گروه‌های عاملی مناسب واکنش داد و گروه‌های عاملی جدیدی را روی سطح ایجاد نمود. کاهش گروه نیترو به گروه آمین و استفاده از گروه آمینوفنیل برای اضافه کردن گروه‌های عاملی دیگر بر روی سطح کربن شیشه‌ای ، الماس آمیخته شده با بور، نانولوله‌های کربنی و فیبرهای کربن گزارش شده است [۶۶-۶۹]. همچنین کاهش شیمیایی با بهره گرفتن از ترکیب Sn/HCl هم برای کاهش گروه نیترو در برخی مقالات اشاره شده است. گروه‌های آلی و معدنی مختلفی را می توان به گروه آمین حاصله بر روی سطح اتصال داد. از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
– عامل دار کردن با بهره گرفتن از پیوند کوالانسی با گروه‌های حاوی آلدهید طی مکانیسم باز شیف
– عامل دار کردن با اتصال کوالانسی با ملکول‌های حاوی کربوکسیلیک اسید با بهره گرفتن از معرف‌های EDS و NHS
– اتصال ملکول‌های حاوی آمین با بهره گرفتن از گروه‌های حاوی دو عامل آلدهیدی به عنوان اتصال دهنده طی مکانیسم تشکیل باز شیف [۵۵،۷۰،۷۱]
به این دلیل‌که تنوع گروه‌های عاملی و ملکول‌های حاوی آمین بیشتر است و شرایط اتصال آن‌ها به سطح ملایم‌تر است، ما عمدتاً بر روی اتصال این ترکیبات با بهره گرفتن از اتصال دهنده دوآلدهیدی بر سطح تمرکز نمودیم.
۱-۴- روش اصلاح لایه به لایه
در طول دهه گذشته روش‌های سنتزی جدیدی برای ایجاد لایه‌های بسیار نازک عامل دار شده مورد توجه بسیاری از دانشمندان قرار گرفته است. روش اصلاح لایه به لایه^[۴۸] توسعه یافته توسط دیچر و همکاران[۷۲-۷۶] یک روش بسیار ساده و با کارایی بسیار بالا برای طراحی لایه‌های بسیار نازک چند لایه با کنترل در ابعاد ملکولی می‌باشد روش LBL بر اساس جذب متناوب پلی‌الکترولیت‌های با بار مخالف بهترین روش برای ایجاد ارتباط بین تک‌لایه‌ها با فیلم‌های پوشانده شده بر روی سطح^[۴۹] هستند. علاوه بر این، روش LBL برای قرار دادن گستره وسیعی از گونه‌های باردار که حائز اهمیت هستند، نظیر پروتئین‌ها و DNA [77-81] ، دندریمرها^[۵۰] [۸۲] ، پلیمرهای نوردهنده^[۵۱] [۸۳] ، ترکیبات رنگ‌های آلی [۸۴ و۸۵] نانو ذرات فلزی [۸۶-۹۱] و نانو ذرات نیمه هادی [۹۲-۹۴] مفید است. این روش در بسیاری از زمینه‌ها نظیر پوشش دادن سطوح، زمینه‌های نوری^[۵۲] ، زیست‌پزشکی، الکترونیک، تهیه و ساخت حسگرها، فتونیک و … [۹۵-۹۹] کاربرد دارد.
اصول روش LBL نسبتاً ساده است. این روش یک روش شناخته شده و موثر برای تولید چند لایه‌های با ساختار مشخص و ساختار نیمه متخلخل^[۵۳] است. زمانی‌که بستر به طور متناوب در محلول‌های با بار مخالف قرار داده می‌شود، ملکول‌ها از طریق جاذبه الکترواستاتیک به طور منظم به ‌یکدیگر و به سطح متصل می‌شوند و تولید یک لایه ملکولی بزرگ^[۵۴] می‌کنند. تکرار مراحل جذب لایه می‌تواند ایجاد چند لایه بکند که ضخامت لایه ایجاد شده به تعداد لایه‌های جذب شده بستگی دارد. ملکول‌های اضافی در هر مرحله با شستن حذف می‌شوند (شکل۱-۹).
مزیت این روش امکان کنترل دقیق ضخامت، ساختار و ترکیب فیلم چند لایه تولید شده در ابعاد ملکولی است. به هر حال ساختار و خواص هر لایه به کنترل عواملی نظیر غلظت گونه‌های جذب شده، زمان جذب سطحی، قدرت یونی، pH ، زمان شستشو ، دما، ساختار حلال و نوع سطح مورد اصلاح بستگی دارد [۹۶]. لایه ایجاد شده می‌تواند با کنترل دقیق این پارامترها بسیار تکرارپذیر باشد. به عنوان مثال بررسی‌های زیادی در این زمینه بر روی ساختار و خواص الکتروشیمیایی فیلم چند لایه تشکیل شده با ساختار LBL پلی‌الکترولیت‌های با بار