The formation of thin film with different organic adsorbates on a substrate is increasingly important in designing functional surfaces such as biochip and molecular electronic devices. Especially, electrochemical deposition of functional molecules provides a simple and useful pathway to prepare the surfaces. To make functional surface, we performed electrochemically-induced deposition of MDAHQ (12,12'-dithiobis (dodecanoic acid hydroquinone monoester)) on indium-tin-oxide (ITO) glass. For the deposition, an anodic potential was applied on the electrochemical cell by cyclic voltammetric scans featuring gradual decrease of irreversible oxidation peaks. Thin film formation by the deposition was confirmed by using grazing angle FT-IR, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Atomic force microscopy (AFM).
In addition, we revealed that disulfide group in the film could be reduced to free thiol form by electrochemical treatments. The reduction was confirmed by comparison of the results from chemical reduction with TCEP (Tris(2-carboxyethyl)phosphine hydrochloride). We demonstrated that the resulting thiol surface was used for an active site for the maleimide binding and gold nanoparticle immobilizing. This result will be applied to the micro or nanopatterning of various nanomaterials including biomolecules.
여러가지 특징을 가진 다양한 유기분자를 이용하여 유기박막을 만드는 것은 바이오 칩이나 전기 소자 등에 사용될 수 있어서 무척 중요하다. 이 논문에서는 12,12'-dithiobis(dodecanoic acid hydroquinone monoester) (MDAHQ)라는 유기분자를 전기화학방법 중 순환 전압전류법(CV)를 이용하여 ITO전극 표면에 유기 박막을 형성하였다. 이 방법 수행 중 관찰되는 순환전압전류곡선을 통해 이 반응이 산화반응이며, 순환이 계속 됨에 따라 전극 표면에 유기박막이 두꺼워져 전자 전달이 느려짐을 확인할 수 있었다. 또한, 표면에 형성된 유기박막은 X-선 광전자 분광법 (XPS), 퓨리에 변환 적외선 분광법 (FT-IR), 원자 힘 현미경 (AFM) 같은 기술을 이용하여 분석되었다.
다음으로, 만들어진 유기박막 표면을 금 나노 입자에 노출 시킴으로써 금 나노 입자의 흡착 여부를 관찰하였다. 순환전압전류법에서 순환의 횟수가 2회 이하일 경우, 금 나노 입자의 흡착이 잘 일어나는 것을 관찰하였다. 그러나, 순환의 횟수가 늘어날수록 금 나노 입자의 흡착이 일어나지 않았다. 이것은 박막에 존재하는 disulfide가 박막이 두꺼워짐에 따라 MDAHQ의 disulfide 양쪽에 달린 alkyl chain에 의해 쉽게 움직이기 어렵게 고정되어 있으며, hydrophobic 한 성질에 의해 박막 속에 묻혀서 금 나노 입자 물 용액과 접촉이 쉽지 않아서 일어나는 결과로 추측되었다. 우리는 고정된 disulfide를 좀더 유동성 있고, 약간의 hydrophilic한 성질을 가지게 하기 위해 disulfide를 환원시켜보았다. 환원을 시키기 위한 방법은 reducing agent를 통한 화학적인 방법과, 환원 전압을 걸어주는 전기화학적 방법이 수행되었다. 그리고, 결과는 SEM 사진을 통한 금 나노 입자의 흡착이 두 가지 방법 모두에서 확인되었으며, disulfide와는 반응하지 않고 thiol와만 bond를 형성하는 maleimide에 biotin이 붙은 시약을 반응시키고, biotin가 흡착을 하는 형광이 달린 streptavidin을 이용하므로써 간접적으로 thiol의 존재를 확인할 수 있었다. 두 가지 방법 중에서 전기화학적인 방법을 통한 실험이 시간을 훨씬 단축시킨다는 장점과 함께 선택적인 부분 반응에 관련된 pattening의 가능성을 제시하고 있다.
