b'\n_START_ARTICLE_\nMonostrato auto-assemblato\n_START_PARAGRAPH_\nUn monostrato auto-assemblato o, secondo l\'acronimo anglosassone, SAM (Self-Assembled Monolayer), \xc3\xa8 uno strato organizzato di molecole anfifiliche in cui una delle estremit\xc3\xa0 della molecola, il \xe2\x80\x9cgruppo di testa\xe2\x80\x9d (head group), mostra una speciale affinit\xc3\xa0 per un substrato. I SAM sono costituiti anche da una coda (tail) a cui pu\xc3\xb2 essere legato un gruppo funzionale nella parte finale come mostrato nella figura 1._NEWLINE_I monostrati auto-assemblati (SAM) vengono creati tramite il chemioassorbimento di \xe2\x80\x9cgruppi di testa\xe2\x80\x9d idrofili sopra un substrato dalla fase sia di vapore che liquida  seguita da una lenta organizzazione bi-dimensionale di gruppi terminali idrofobici. Inizialmente, le molecole di adsorbato formano una massa disordinata di molecole o una \xe2\x80\x9cfase lying down \xe2\x80\x9d, e per un certo periodo di ore, cominciano a formare strutture cristalline o semicristalline sulla superficie del substrato. I \xe2\x80\x9cgruppi di testa\xe2\x80\x9d idrofili si assemblano insieme sul substrato, mentre i gruppi di coda idrofobici si aggregano lontano dal substrato. Le aree di molecole impacchettate compatte (close-packed) si raccolgono nel nucleo e crescono fino a che la superficie del substrato non si copra di un unico monostrato._NEWLINE_Le molecole di adsorbato adsorbono facilmente perch\xc3\xa9 riescono ad abbassare l\'energia superficiale del substrato  e sono stabili a causa del forte chemioassorbimento dei \xe2\x80\x9cgruppi di testa\xe2\x80\x9d. Questi legami creano monostrati che sono pi\xc3\xb9 stabili dei legami fisioassorbiti degli strati di Langmuir\xe2\x80\x93Blodgett. I legami tiolo-metallici, per esempio, sono dell\'ordine di 100 kJ/mol, rendendo il legame stabile in un\'ampia variet\xc3\xa0 di temperature, solventi e potenziali. I monostrati si ammassano strettamente a causa delle interazioni di van der Waals, riducendo in tal modo la propria energia libera. L\'adsorbimento pu\xc3\xb2 essere descritto dalla isoterma di adsorbimento di Langmuir se vengono trascurate le interazioni laterali. Se non lo possono essere, l\'adsorbimento viene meglio descritto dalla isoterma di Frumkin.\n_START_SECTION_\nTipi di monostrati auto-assemblati\n_START_PARAGRAPH_\nLa selezione del tipo di gruppo di testa dipende dall\'applicazione del monostrato autoassemblato. In genere, i gruppi di testa sono collegati a una catena alchilica in cui l\'estremit\xc3\xa0 del terminale pu\xc3\xb2 essere funzionalizzata (vale a dire aggiungendo i gruppi \xe2\x80\x93OH, \xe2\x80\x93NH3 o \xe2\x80\x93COOH) per variare la bagnatura (wetting) e le propriet\xc3\xa0 interfacciali. Un substrato appropriato viene scelto per reagire con il gruppo di testa. I substrati possono essere superfici piane, come il silicio e i metalli, o superfici curve, come le nanoparticelle. Gli alcantioli sono le molecole pi\xc3\xb9 comunemente utilizzate per i monostrati auto-assemblati e nella catena alchilica, catena (C-C) \xe2\x81\xbf, come la dorsale (back bone), un gruppo di coda e un gruppo di testa S-H. Essi sono usati su substrati di metallo nobile a causa della forte affinit\xc3\xa0 dello zolfo per questi metalli. L\'interazione oro zolfo \xc3\xa8 di @45kcal/mol semi-covalente. Inoltre, l\'oro \xc3\xa8 un materiale inerte e biocompatibile che \xc3\xa8 facile da acquisire. \xc3\x88 anche facile modellare tramite litografia, una caratteristica utile per le applicazioni in sistemi nanoelettromeccanici (NEMS). Inoltre, \xc3\xa8 in grado di sopportare trattamenti chimici aggressivi di pulitura. I silani sono generalmente utilizzati su superfici di ossidi non metallici.\n_START_SECTION_\nPreparazione dei monostrati auto-assemblati\n_START_PARAGRAPH_\nI substrati di metallo usati nei SAM possono essere prodotti attraverso le tecniche di deposizione fisica da vapore, elettrodeposizione o deposizione senza elettroni. I SAM degli alcantioli prodotti per adsorbimento dalla soluzione sono fatti immergendo un substrato dentro una soluzione diluita di alcantiolo in etanolo per una durata che va da 12 a 72 ore a temperatura ambiente ed essiccato con azoto. I SAM possono anche essere adsorbiti dalla fase di vapore. Per esempio, i  SAM di clorosilano (il quale pu\xc3\xb2 anche essere adsorbito dalla fase liquida) sono spesso creati in una camera di reazione tramite silanizzazione dove il vapore di silano fluttua oltre il substrato per formare il monostrato.\n_START_SECTION_\nCaratterizzazione dei monostrati auto-assemblati\n_START_PARAGRAPH_\nLe strutture dei SAM sono in massima parte determinati utilizzando tecniche di microscopia a scansione di sonda come la microscopia a forza atomica (AFM, Atomic Force Microscopy) e microscopia a effetto tunnel (STM, Scanning Tunneling Microscopy). La STM \xc3\xa8 stata in grado di aiutare a comprendere i meccanismi di formazione del SAM, a determinare inoltre le importanti caratteristiche strutturali che conferiscono ai MAS la loro integrit\xc3\xa0 come entit\xc3\xa0 di superficie stabile. In particolare la STM pu\xc3\xb2 raffigurare la forma, la distribuzione spaziale, i gruppi terminali e la loro struttura di impacchettamento. L\'AFM offre uno strumento altrettanto potente senza l\'obbligo da parte dei SAM di essere conduttori o semi-conduttori. _NEWLINE_L\'AFM \xc3\xa8 stato utilizzato per determinare la funzionalit\xc3\xa0 chimica, la conduttanza, le propriet\xc3\xa0 magnetiche, la carica superficiale e le forze di attrito dei MAS. Pi\xc3\xb9 recentemente, tuttavia, sono stati utilizzati metodi di diffrazione. La struttura pu\xc3\xb2 essere utilizzata per caratterizzare la cinetica e i difetti presenti sulla superficie del monostrato. Queste tecniche hanno inoltre mostrato differenze fisiche tra SAM con substrati planari e substrati di nanoparticelle.\n_START_SECTION_\nDifetti\n_START_PARAGRAPH_\nAnche se l\'avanzamento lento nella formazione del SAM rimuove spesso i difetti della pellicola, essi sono comunque inclusi nella struttura del SAM finale. I difetti possono essere causati sia da fattori esterni che da quelli intrinseci. I fattori esterni includono la pulitura del substrato, il metodo di preparazione e la purezza degli adsorbati. I SAM formano intrinsecamente i difetti dovuti alla termodinamica di formazione. \xe2\x80\x9cL\'elevata copertura dell\'adsorbato presente nel SAM \xc3\xa8 infatti termodinamicamente instabile\xe2\x80\x9d.\n_START_SECTION_\nPropriet\xc3\xa0 delle nanoparticelle\n_START_PARAGRAPH_\nLa struttura dei SAM dipende anche dalla curvatura del substrato. I SAM basati sulle nanoparticelle, comprendenti colloidi e nanocristalli, \xe2\x80\x9cstabilizzano la superficie reattiva della particella e presenta gruppi funzionali organici nell\'interfaccia solvente-particella\xe2\x80\x9d. Questi gruppi funzionali organici sono utili per applicazioni, come i test immunologici, che dipendono dalla composizione chimica della superficie.\n_START_SECTION_\nPellicola sottile di monostrati auto-assemblati\n_START_PARAGRAPH_\nI SAM sono un rivestimento di superficie economico e versatile per le applicazioni che comprendono il controllo di bagnatura e aderenza, la resistenza chimica, la bio-compatibilit\xc3\xa0, la sensibilizzazione e il riconoscimento molecolare per i sensori e la nano-fabbricazione. Le aree di applicazione per i SAM comprendono la biologia, elettrochimica ed elettronica, sistemi nanoelettromeccanici (NEMS) e microelettromeccanici (MEMS), e prodotti quotidiani per la casa. I SAM possono servire da modello per lo studio delle propriet\xc3\xa0 della membrana di cellule e organelli e l\'attaccamento di cellule sulle superfici. I SAM possono essere utilizzati anche per modificare le propriet\xc3\xa0 di superficie degli elettrodi per l\'elettrochimica, l\'elettronica generale e i vari sistemi NEMS e MEMS. Ad esempio, la propriet\xc3\xa0 dei SAM possono essere utilizzate per controllare il trasferimento di elettroni in elettrochimica. Possono servire a proteggere i metalli da prodotti chimici corrosivi e acidi per acqueforti. I SAM possono anche ridurre l\'adesivit\xc3\xa0 dei componenti NEMS e MEMS in ambienti umidi. Allo stesso modo, i SAM possono alterare le propriet\xc3\xa0 del vetro. Un prodotto di casa comune, Rain-X, utilizza i SAM per creare un monostrato idrofobico sul parabrezza delle auto onde tenerli chiari dall\'impatto della pioggia._NEWLINE_I SAM a film sottile possono essere posti sopra nanostrutture, rendendole in questo modo funzionali. Ci\xc3\xb2 \xc3\xa8 vantaggioso perch\xc3\xa9 la nanostruttura pu\xc3\xb2 cos\xc3\xac selettivamente attaccarsi ad altre molecole o a SAM. Questa tecnica \xc3\xa8 utile nei biosensori o altri dispositivi MEMS che necessitano di separare un tipo di molecola dal suo ambiente. Un esempio \xc3\xa8 rappresentato dall\'uso delle nanoparticelle magnetiche per rimuovere un fungo dal flusso sanguigno. La nanoparticella \xc3\xa8 rivestita con un SAM che si lega al fungo. Siccome il sangue contaminato viene filtrato attraverso un dispositivo MEMS, le nanoparticelle magnetiche sono inserite all\'interno di sangue dove si legano al fungo e vengono dunque portati via magneticamente dalla corrente sanguigna in un vicino flusso di rifiuti laminari.\n_START_SECTION_\nMonostrati auto-assemblati modellati\n_START_PARAGRAPH_\nI SAM sono anche utili nel depositare nanostrutture, perch\xc3\xa9 ogni molecola di adsorbato pu\xc3\xb2 essere adattata ad attrarre due materiali diversi. Le attuali tecniche utilizzano la testa per attirare su una superficie, come un piatto d\'oro. Il gruppo terminale viene quindi modificato per attirare un determinato materiale come una nanoparticella, filo, nastro o altra nanostruttura. In questo modo, ovunque viene modellato un MAS su una superficie, ci saranno nanostrutture collegate ai gruppi di coda. Un esempio \xc3\xa8 l\'uso di due tipi di SAM per allineare singoli nanotubi di carbonio "singlewalled" (SWNT, Single-Walled NanoTubes). La nanolitografia dip-pen venne utilizzata per modellare un SAM di acido 16-mercaptoesadecanoico (MHA, MercaptoHexadecanoic Acid) e il resto della superficie venne passivata con un SAM di 1-ottadecanetiolo (ODT). Come il solvente portava i SWNT evaporati, questi venivano attratti dal SAM di MHA a causa della sua natura idrofila. Una volta che i SWNT venivano a trovarsi abbastanza vicini al SAM di MHA, vi si attaccano a causa delle forze di Van der Waals. Chad Mirkin, Schatz e loro collaboratori, utilizzando questa tecnica,  sono stati in grado di fare due forme dimensionali complesse; una rappresentazione di una forma creata viene mostrata a destra._NEWLINE_Un\'altra applicazione di SAM modellati \xc3\xa8 la funzionalizzazione di biosensori. I gruppi di coda possono essere modificati in modo che abbiano un\'affinit\xc3\xa0 per cellule, proteine o molecole. Il SAM pu\xc3\xb2 essere collocato su un biosensore in modo che i legami di queste molecole possano essere rilevati. La capacit\xc3\xa0 di modellare questi SAM permette loro di essere posizionati in configurazioni che aumentano la sensibilit\xc3\xa0 senza danneggiare o interferire con altri componenti del biosensore.'