Una monocapa es una sola capa de átomos o moléculas estrechamente empaquetados. En algunos casos es referido también a una capa monomolecular autoensamblada.
Las monocapas superficiales son conocidas desde la antigüedad, aunque hasta principios del siglo XX no se estudiaron en profundidad. Langmuir fue galardonado con el premio Nobel de Química en 1932 por sus estudios de la química de superficies, usando monocapas flotantes para aprender sobre la naturaleza de las fuerzas intermoleculares. Estos trabajos fueron posibles gracias a Katherine Blodgett, una ingeniosa investigadora que inventó un aparato para transferir las monocapas de ácidos grasos formadas en la superficie del agua sobre sustratos sólidos, abriendo de ese modo una importante línea de investigación con muchísimas aplicaciones.
Una monocapa de Langmuir o monocapa insoluble es una capa de una molécula de espesor de un material orgánico insoluble que extiende sobre una subfase acuosa. Los compuestos tradicionales utilizados para preparar monocapas de Langmuir son materiales anfifílicos que poseen un grupo de cabeza hidrófilo y una cola hidrófoba. Desde la década de 1980 un gran número de otros materiales han sido empleados para producir monocapas de Langmuir, algunos de las cuales son semi-anfifílicos, incluyendo macromoléculas, tales como polímeros. Las monocapas de Langmuir son ampliamente estudiadas en la fabricación de películas de Langmuir-Blodgett (películas LB), que se forman por monocapas transferidas sobre un sustrato sólido.
Una monocapa de Gibbs o monocapa soluble es una monocapa formada por un compuesto que es soluble en una de las fases separadas por la interfaz en la que se forma la monocapa.
Las monocapas o películas autoensambladas (SAM, del inglés self-assembled monolayer), son conjuntos moleculares formados espontáneamente en la superficie por adsorción (autoensamblaje molecular) y están organizados en más o menos grandes dominios ordenados.
En determinadas ocasiones la selección adecuada del sustrato y del precursor puede conducir a la adherencia directa de las moléculas disueltas sin que medie la evaporación del disolvente. Los autoensamblados son agregados moleculares que se forman espontáneamente al sumergir un sustrato en una disolución de surfactante. Se trata de un proceso de quimisorción exotérmico, el calor desprendido oscila entre los 150-200 kJ/mol.
Los enlaces pueden ser:
• Covalentes: como los que se originan entre compuestos derivados del silano y superficies de vidrio.
• Covalentes polares: como en el caso de alcanotioles sobre superficies de oro (S-Au).
• Iónicos: como en el caso de ácidos carboxílicos sobre superficies de plata (CO2--Ag+).
Las monocapas se encuentra con frecuencia en biología. Una micela es una monocapa y el lípido estructural de la bicapa lipídica de las membranas biológicas es técnicamente dos monocapas juntas.
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