Técnica de automontagem

 

Self-assembly (SA) ou simplesmente automontagem, é uma técnica de deposição de filmes finos que utiliza duas ou mais espécies iônicas para formar multicamadas sucessivas.

Por esse motivo, também se costuma chamá-la de Layer-by-Layer (LBL). Uma variante desse processo de deposição é a técnica conhecida como electrostatic layer-by-layer self-assembly (ESA).

Seu princípio é baseado na atração eletrostática de íons complementares. É uma técnica muito simples, de baixo custo e que permite formar filmes altamente ordenados. Além de polímeros, podem-se depositar moléculas orgânicas de baixo peso molecular, proteínas, aglomerados inorgânicos, colóides, materiais biológicos, entre outros sistemas. Estes filmes são usados em uma série de aplicações como: dispositivos emissores de luz poliméricos, biosensores, sensores químicos, células solares, membranas seletivas, liberadores de fármacos, armazenamento óptico, recobrimento de superfícies e ferramentas.

Para que as camadas sejam formadas, os dois materiais utilizados precisam ser iônicos e com polaridades diferentes. A adsorção de polieletrólitos foi proposta inicialmente por DECHER e colaboradores.

Diferentemente da formação por adsorção química, onde são formadas ligações covalentes, a adsorção se dá através de forças eletrostáticas entre os grupos iônicos encontrados nessas moléculas. O grau de adsorção por essa técnica é fortemente dependente da densidade de cargas, influenciando no crescimento do filme e em suas propriedades finais. O entendimento da cinética de crescimento e da morfologia final dos filmes ainda é motivo de estudo.

LAVALLE e colaboradores propuseram um modelo no qual o crescimento do filme é governado por três mecanismos sendo eles a adsorção do polieletrólito, a difusão do polieletrólito nas camadas já depositadas e a complexação dos polieletrólitos difundidos. Isso nos apresenta um problema que é a interpenetração de uma camada na camada adjacente. Tal fenômeno é principalmente observado nos filmes que contém poucas multicamadas, na medida em que suas propriedades são de difícil reprodutibilidade. O procedimento de deposição dos filmes automontados é muito simples e baseia-se na adsorção espontânea, dos materiais orgânicos a partir de suas soluções, normalmente aquosas, para a superfície de um substrato sólido, através de diferentes tipos de interações físicas.

Para filmes poliméricos a automontagem é realizada com a imersão do substrato, alternadamente, em soluções de policátion e poliânion formando uma bicamada. Entre cada imersão do substrato é necessário imergi-lo em uma solução de limpeza a fim de se remover as cadeias poliméricas fracamente adsorvidas. Este ciclo pode ser repetido tantas vezes quanto necessário, possibilitando a fabricação de filmes com multicamadas, com a estrutura mais simples possível:

((A/B)n), onde A é o policátion, B é o poliânion e n o número de bicamadas.