Specular x-ray reflectivity has been used to probe the structures of self-assembled monolayers and multilayers deposited using a three-step siloxane-based self-assembly technique that is repeated to form periodic multilayers. In films containing up to ten trilayers, it is found that the film thickness increases linearly as a function of the number of trilayers with no observable change in the surface roughness. Bragg peaks corresponding to the inter-trilayer spacing are observed. Both of these results indicate high structural regularity in these self-assembled multilayers. In self-assembled films with different constituent molecular building blocks, substantial and unexpected changes in the film structure occur as a result of subtle changes in the layers.

1.
A. Ulman, An Introduction to Ultrathin Organic Films (Academic, San Diego, 1991).
2.
J. D.
Swalen
, et al.,
Langmuir
3
,
935
(
1987
).
3.
L. H.
Dubois
and
R. G.
Nuzzo
,
Annu. Rev. Phys. Chem.
43
,
437
(
1992
).
4.
R. G.
Nuzzo
and
D. L.
Allara
,
J. Am. Chem. Soc.
105
,
4481
(
1983
).
5.
R. G.
Nuzzo
,
F. A.
Fusco
, and
D. L.
Allara
,
J. Am. Chem. Soc.
109
,
2358
(
1987
).
6.
M. D.
Porter
,
T. B.
Bright
,
D. L.
Allara
, and
C. E. D.
Chidsey
,
J. Am. Chem. Soc.
109
,
3559
(
1987
).
7.
C. D.
Bain
,
E. B.
Troughton
,
Y.-T.
Tao
,
J.
Evall
,
G. M.
Whitesides
, and
R. G.
Nuzzo
,
J. Am. Chem. Soc.
111
,
321
(
1989
).
8.
C. E. D.
Chidsey
and
D. N.
Loiacono
,
Langmuir
6
,
682
(
1990
).
9.
R.
Maoz
and
J.
Sagiv
,
Langmuir
3
,
1034
(
1987
).
10.
R.
Maoz
and
J.
Sagiv
,
Langmuir
3
,
1045
(
1987
).
11.
S. R.
Wasserman
,
Y.-T.
Tao
, and
G. M.
Whitesides
,
Langmuir
5
,
1074
(
1989
).
12.
G.
Cao
,
H.-G.
Hong
, and
T. E.
Mallouk
,
Acc. Chem. Res.
25
,
420
(
1992
).
13.
A. C.
Zeppenfeld
,
S. L.
Fiddler
,
W. K.
Ham
,
B. J.
Klopfenstein
, and
C. J.
Page
,
J. Am. Chem. Soc.
116
,
9158
(
1994
).
14.
H. E.
Katz
,
W. L.
Wilson
, and
G.
Scheller
,
J. Am. Chem. Soc.
116
,
6636
(
1994
).
15.
D. L.
Allara
and
R. G.
Nuzzo
,
Langmuir
1
,
45
(
1985
).
16.
S. H.
Chen
and
C. W.
Frank
,
Langmuir
5
,
978
(
1989
).
17.
D. L.
Allara
,
S. V.
Atre
,
C. A.
Elliger
, and
R. G.
Snyder
,
J. Am. Chem. Soc.
113
,
1852
(
1991
).
18.
D.
Li
,
M. A.
Ratner
,
T. J.
Marks
,
C.
Zhang
,
J.
Yang
, and
G. K.
Wong
,
J. Am. Chem. Soc.
112
,
7389
(
1990
).
19.
A. K.
Kakkar
,
S.
Yitzchaik
,
S. B.
Roscoe
,
F.
Kubota
,
D. S.
Allan
,
T. J.
Marks
,
W.
Lin
, and
G. K.
Wong
,
Langmuir
9
,
388
(
1993
).
20.
W.
Lin
,
S.
Yitzchaik
,
W.
Lin
,
A.
Malik
,
M. K.
Durbin
,
A. G.
Richter
,
G. K.
Wong
,
P.
Dutta
, and
T. J.
Marks
,
Angew. Chem., Int. Ed. Engl.
34
,
1497
(
1995
).
21.
P. N. Prasad and D. J. Williams, Introduction to Nonlinear Optical Effects in Molecules and Polymers (Wiley, New York, 1991), Chap. 4.
22.
S. B.
Roscoe
,
S.
Yitzchaik
,
A. K.
Kakkar
,
T. J.
Marks
,
W.
Lin
, and
G. K.
Wong
,
Langmuir
10
,
1337
(
1994
).
23.
S.
Di Bella
,
I.
Fragala
,
M. A.
Ratner
, and
T. J.
Marks
,
Chem. Mater.
7
,
400
(
1995
).
24.
For a review of characterization techniques for organic thin blms see, Characterization of Organic Thin Films, edited by A. Ulman (Butterworth-Heinemann, Boston, 1995).
25.
For example, see P. Dutta, in Ref. 24.
26.
M. G.
Samant
,
C. A.
Brown
, and
J. G.
Gordon
II
,
Langmuir
7
,
437
(
1991
).
27.
P.
Fenter
,
P.
Eisenberger
, and
K. S.
Liang
,
Phys. Rev. Lett.
70
,
2447
(
1993
).
28.
G.-Y.
Liu
,
P.
Frnter
,
C. E. D.
Chidsey
,
D. F.
Ogletree
,
P.
Eisenberger
, and
M.
Salmeron
,
J. Chem. Phys.
101
,
4301
(
1994
).
29.
P.
Fenter
,
A.
Eberhardt
, and
P.
Eisenberger
,
Science
266
,
1216
(
1994
).
30.
M.
Pomerantz
,
A.
Segmüller
,
L.
Netzer
, and
J.
Sagiv
,
Thin Solid Films
132
,
153
(
1985
).
31.
S. R.
Wasserman
,
G. M.
Whitesides
,
I. A.
Tidswell
,
B. M.
Ocko
,
P. S.
Pershan
, and
J. D.
Axe
,
J. Am. Chem. Soc.
111
,
5852
(
1989
).
32.
I. M.
Tidswell
,
B. M.
Ocko
,
P. S.
Pershan
,
S. R.
Wasserman
,
G. M.
Whitesides
, and
J. D.
Axe
,
Phys. Rev. B.
41
,
1111
(
1990
).
33.
I. M.
Tidswell
,
T. A.
Rabedeau
,
P. S.
Pershan
,
S. D.
Kosowsky
,
J. P.
Folkers
, and
G. M.
Whitesides
,
J. Chem. Phys.
95
,
2854
(
1991
).
34.
R. E.
Geer
,
D. A.
Stenger
,
M. S.
Chen
,
J. M.
Calvert
,
R.
Shashidhar
,
Y. H.
Jeong
, and
P. S.
Pershan
,
Langmuir
10
,
1171
(
1994
).
35.
W. B.
Caldwell
et al.,
J. Am. Chem. Soc.
117
,
6071
(
1995
).
36.
S. B.
Roscoe
,
A. K.
Kakkar
,
T. J.
Marks
,
A.
Malik
,
M. K.
Durbin
,
W.
Lin
,
G. K.
Wong
, and
P.
Dutta
,
Langmuir
12
,
4218
(
1996
).
37.
W.
Lin
,
T. J.
Marks
,
S.
Yitzchaik
,
W.
Lin
, and
G. K.
Wong
,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
392
,
95
(
1995
).
38.
W.
Lin
,
W.
Lin
,
G. K.
Wong
, and
T. J.
Marks
,
J. Am. Chem. Soc.
118
,
8034
(
1996
).
39.
R. A.
Neiser
,
J. P.
Kirkland
,
W. T.
Elam
, and
S.
Sampath
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
266
,
220
(
1988
).
40.
H.
Kisseig
,
Ann. Phys.
10
,
769
(
1931
).
41.
P. S.
Pershan
and
J.
Als-Nielsen
,
Phys. Rev. Lett.
52
,
759
(
1984
).
42.
J.
Als-Nielsen
,
Physica
140A
,
376
(
1986
).
43.
A. B.
Braslau
,
P. S.
Pershan
,
G.
Swislow
,
B. M.
Ocko
, and
J.
Als-Nielsen
,
Phys. Rev. A
38
,
2457
(
1988
).
44.
T.
Ohtake
,
N.
Mino
, and
K.
Ogawa
,
Langmuir
8
,
2081
(
1992
).
45.
K.
Bierbaum
,
M.
Kinzler
,
C.
Woll
, and
M.
Grünze
,
Langmuir
11
,
512
(
1995
).
46.
For example,
S.-W.
Tam-Chang
,
H. A.
Biebuyck
,
G. M.
Whitesides
,
N.
Jeon
, and
R. G.
Nuzzo
,
Langmuir
11
,
4371
(
1995
).
47.
H.-Y.
Wang
,
J. A.
Mann
, Jr.
,
J. B.
Lando
,
T. R.
Clark
, and
M. E.
Kenny
,
Langmuir
11
,
4549
(
1995
).
48.
M.
Prakash
,
J. B.
Peng
,
J. B.
Ketterson
, and
P.
Dutta
,
Chem. Phys. Lett.
128
,
354
(
1986
).
49.
P.
Tippmann-Krayer
,
R. M.
Kenn
, and
H.
Möhwald
,
Thin Solid Films
210
,
577
(
1992
).
50.
A.
Malik
,
M. K.
Durbin
,
A. G.
Richter
,
K. G.
Huang
, and
P.
Dutta
,
Phys. Rev. B
52
,
654
(
1995
).
51.
Recently, Sagiv et al. have also reported Bragg features in x-ray reflectivity data from hydrogen-bonded siloxane multilayers. See:
R.
Maoz
,
J.
Sagiv
,
D.
Degenhardt
,
M.
Möhwald
, and
P.
Quint
,
Supramol. Sci.
2
,
9
(
1995
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.