CN104220578A - 用于形成烷基硫醇自组装单层的水溶液及使用该溶液形成该单层的方法 - Google Patents

用于形成烷基硫醇自组装单层的水溶液及使用该溶液形成该单层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在基体上形成烷基硫醇自组装单层的水溶液，所述水溶液包含烷基硫醇和非离子型表面活性剂混合物，其用于在该水溶液中形成胶束网络。本发明还涉及一种使用该水溶液形成烷基硫醇自组装单层的方法。

Description

用于形成烷基硫醇自组装单层的水溶液及使用该溶液形成该单层的方法
技术领域
本发明涉及一种用于形成烷基硫醇自组装单层的水溶液及使用该溶液形成该单层的方法。更具体而言，本发明涉及一种用于在基体上形成烷基硫醇自组装单层的包含烷基硫醇和非离子型表面活性剂混合物的水溶液，和使用该溶液形成该单层的方法。
背景技术
自组装单层(SAM)是有机化合物的有序化单层膜，所述有机化合物从溶液或气相中自发地吸收至固体基体上。这种有机化合物由对于目标基体具有特异亲合力的化学官能团构成。取决于对有机化合物的选择和所显示出的化学官能，在目标基体上形成SAM将改变目标基体的特性。
由于可以设计形成SAM的特定化合物，因此本发明提供了对现有表面产生各种新特性的可能。事实上，由现有技术可知，SAM技术已用于在现有材料上获得有利特性，如腐蚀防护和磨损保护。
此外，由现有技术可知，可以利用金属基体来形成SAM。因此，在电子工业中普遍存在涉及SAM的技术。现有技术提供了具有已知可连接至特定金属、金属氧化物和半导体的特定化学官能团的数种有机化合物。具体而言，更常见的实例是烷烃硫醇的衍生物。
遗憾的是，SAM与固体基体之间形成的键合易于氧化和分解。这会不利地影响该结构，因而不利地影响SAM在基体上形成的品质。用于阻止或预防SAM层分解的一个方法实例描述于以Liu等的名义于2005年10月6日公布的美国专利公报第2005/0221081号中。该公报中所描述的方法使用了溶剂，所述溶剂可以是水、水性溶剂、水性缓冲剂或其混合物。然而，与所采用的大多数方法一样，该SAM形成方法是一个缓慢的工艺，需要数小时和/或数日来完成。
类似地，在以Ganesh等的名义于2007年公布的“Self-assembled monolayers(SAMs)of alkoxycyanobiphenyl thiols on gold surface using a lyotropic liquid crystallinemedium”中描述的烷氧基氰基联苯硫醇SAM在金上的形成在室温实现，并且需要约15小时。这种SAM形成过程的缓慢性质是一项缺点。
过去，已经使用单独一种非离子型表面活性剂将烷基硫醇溶解在水溶液中。非离子型表面活性剂的浓度为40％，并且工艺时间同样缓慢，需要至少数分钟在例如金表面上实现单分子层。SAM工作液的浊点仅为约40℃～50℃，并且SAM溶液的槽池寿命(bath life)因烷基硫醇在该溶液中的氧化而仅为约几日。
通常，如现有技术所述，在金属基体上形成SAM的方法是缓慢的工艺，并且形成过程通常延续数小时至数日范围。这归因于以下事实：SAM已被吸收在金属基体上，并且之后自发进行有序化(organization)。此外，作为最常用于形成SAM的化合物，烷烃硫醇及其衍生物的使用通常与有机类溶剂相关联。此类溶剂制约了SAM形成、如卷对卷(reel-to-reel)工艺等高速工艺中热量的采用，并不利地影响了生产率。另外，此类溶剂释放挥发性有机化学物质，其对健康和环境有害。
鉴于以上原因，对提供用于在基体上形成SAM的溶液和方法存在需求，所述溶液和方法目的在于解决以上问题中的至少一项，或者至少提供替代物。
发明内容
本发明的用于形成烷基硫醇自组装单层的水溶液和方法解决了以上和其他问题，并在本领域中取得进展。本发明的水溶液和方法具有在较短时间内形成烷基硫醇自组装单层的优点。本发明的水溶液的第二个优点在于，所述水溶液不含有机溶剂和有害试剂，这提供了用于形成烷基硫醇自组装单层的环境和用户友好型方法。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种用于在基体上形成烷基硫醇自组装单层的水溶液。该水溶液包含硫醇和非离子型表面活性剂混合物，其用于在该水溶液中形成胶束网络。
根据本发明的一些实施方式，非离子型表面活性剂混合物含有两种以上非离子型表面活性剂，该非离子型表面活性剂选自由蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、乙氧基化油烯基-鲸蜡基醇和聚乙二醇叔辛基苯基醚组成的组。在本发明的某些实施方式中，非离子型表面活性剂混合物包含至少三种以上非离子型表面活性剂。
根据本发明的一些实施方式，非离子型混合物
根据本发明的一些实施方式，烷基硫醇的浓度为0.01M～0.05M。
根据本发明的一些实施方式，该水溶液还包含pH缓冲体系，其用于控制该水溶液的pH。优选的是，该水溶液的pH为3～11。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种包含本发明的水溶液的自组装单层。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种用于形成烷基硫醇自组装单层的方法。该方法包括：提供具有至少一个表面的基体；和将包含烷基硫醇和非离子型表面活性剂混合物的水溶液直接或间接地施加至该基体的至少一个表面上。
根据本发明的一些实施方式，通过将基体浸入该水溶液约5～20秒，来将水溶液施加至基体的至少一个表面上。
根据本发明的另一实施方式，提供了用于形成烷基硫醇自组装单层的另一方法。该方法包括混合烷基硫醇与非离子型表面活性剂混合物以获得溶液；用水稀释该溶液；在搅拌(agitation)下加热该溶液以获得均匀水溶液；将基体浸入该均匀水溶液中以涂布基体；清洗该经涂布的基体；和干燥该经涂布的基体。
根据本发明的另一实施方式，该方法还包括将含有烷基硫醇和非离子型表面活性剂混合物的溶液与pH缓冲体系混合。该方法也还包括控制
根据本发明的另一实施方式，将基体浸入温度为20℃～80℃的水溶液中。基体浸入溶液中5～20秒。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种通过本发明的方法可获得的自组装单层。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种经涂布的制品，所述经涂布的制品包含基体和通过本发明的方法可获得的自组装单层。
附图说明
本发明的以上和其他优点和特征描述于以下详细说明中，并显示在以下附图中：
图1显示了进行二氧化硫蒸气试验后的经化学镀镍浸金(Electroless NickelImmersion Gold，ENIG)镀覆的样品。金层的厚度为0.028μm。
图2显示了使用本发明的水溶液处理并进行二氧化硫蒸气试验后的经ENIG镀覆的样品。金层的厚度为0.028μm。
图3显示了进行二氧化硫蒸气试验后的经浸银涂布的(immersion silver coated)铜样品。银层的厚度为0.038μm。
图4显示了使用本发明方案的水溶液处理并在进行二氧化硫蒸气试验后的经浸银涂布的铜样品。银层的厚度为0.038μm。
图5显示了不同铜样品在0.5M氯化钠溶液中的极化曲线。
图6显示了裸铜样品的接触角。该接触角为85°。
图7显示了进行SAM处理后铜样品的接触角。在此情况下接触角为136°。
图8显示了在24小时中性盐雾试验后进行SEM扫描的两种铜试样A和B。铜试样A是裸铜，而铜试样B是经SAM处理的铜。
图9显示了进行二氧化硫蒸气试验后的经ENIG镀覆的样品。金层的厚度为0.068μm。
图10显示了进行二氧化硫蒸气试验后的经浸银涂布的铜样品。银层的厚度为0.064μm。
具体实施方式
本发明涉及一种用于在基体上形成烷基硫醇自组装单层的水溶液。该水溶液包含烷基硫醇和非离子型表面活性剂混合物。
本发明使用的术语“非离子型表面活性剂”主要指下述表面活性试剂，其不同于在水溶液中具有负电荷的阴离子型表面活性剂和具有正电荷的阳离子型表面活性剂，在水溶液中不离解为离子。
适当的非离子型表面活性剂包括但不限于蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、乙氧基化油烯基-鲸蜡基醇和聚乙二醇叔辛基苯基醚等。
在本发明的一个实施方式中，该水溶液包含至少两种非离子型表面活性剂。在一个优选实施方式中，该水溶液包含
优选的是，非离子型表面活性剂混合物以约1％～4％(w/v)的浓度存在。
本文所使用的术语“烷基”如本领域技术人员所理解的那样。除非明确地另外指明，否则烷基是指通常具有2～8个碳原子的直链或支链饱和脂肪族基团。除非明确地另外指明，否则烷基可以取代有一个或多个取代基。
本文所使用的术语“烷基硫醇”具有通式R-(CH2)n-SH，其中SH为硫醇头基(headgroup)，并且取决于要形成的层的所需特性，n可以表示7～17中的任何数。R可以表示任何适当的末端官能团，其将根据目的用途而对SAM赋予所需特性。
通过使用具有不同末端官能团的烷基硫醇，可以在基体的表面上引入各种各样的化学官能团。如接触角等表面性质可以在非常广的取值范围内改变。
本文所使用的术语“接触角”具有其如本领域技术人员所知的普通含义。它是液体界面接触基体表面所成的角。
本发明可使用的适当的烷基硫醇包括但不限于具有通式R-(CH2)n-SH的那些烷基硫醇，其中SH为硫醇头基，n表示7～17中的任意数，并且R表示选自由甲基(CH3)、甲氧羰基(carbmethoxy)(CO2CH3)、乙氧羰基(carbethoxy)(CO2CH2CH3)和苯氧羰基(carbphenoxy)CO2CH2C5H6组成的组中的任何适当的末端官能团。
优选的是，烷基硫醇以约0.01M～0.1M、更优选为约0.025M的浓度存在于该水溶液中。
本发明的水溶液可以还包含用于将水溶液的pH保持在优选范围内的缓冲体系。优选的是，取决于将施加该水溶液的表面类型，水溶液的pH为3～11。在本发明的一个实施方式中，当将水溶液施加至具有金表面的基体上时，水溶液的pH保持在6.0～9.0范围内。在本发明的另一实施方式中，当将水溶液施加至具有银表面的基体上时，水溶液的pH保持在8.0～11.0范围内。在本发明的另一实施方式中，当将水溶液施加至具有铜表面的基体上时，水溶液的pH保持在3.0～6.0范围内。在本发明的另一实施方式中，当将水溶液施加至具有镍或锡表面的基体上时，水溶液的pH保持在8.0～11.0范围内。
在本发明的一个实施方式中，pH缓冲体系包含有机胺和有机膦酸。pH范围通过改变水溶液中有机胺和有机膦酸的比例来控制。本领域技术人员将认识到，可以采用其他适当的缓冲体系而不脱离本发明。
在本发明的一个实施方式中，水溶液中存在的有机组分包括烷基硫醇、非离子型表面活性剂和构成缓冲体系的组分。在一个优选实施方式中，水溶液中总有机组分浓度为2％～20％(w/v)。更优选的是，工作液中有机组分的浓度为约5％～10％(w/v)。
本发明可使用任何基体，在该基体上可使用本发明的水溶液形成烷基硫醇SAM。基体可以采取任何适当形式，例如所需材料的箔、小片或圆片。适当的基体材料包括但不限于，纯金属，如金、银、铜、青铜、镍、锡等；和合金，如本领域技术人员所理解的通过任何已知沉积工艺在基体上沉积的基体材料层中的合金。
如本领域技术人员将理解的，构成水溶液的非离子型表面活性剂和其他部分的选择将部分地由要涂布的基体和/或表面的性质决定。鉴于本文所记载的教导和公开内容，在具有本领域的技术水平下，基于要涂布的特定基体和/或表面，为了稳定水溶液而选择两种以上适当的非离子型表面活性剂是本领域技术人员的手段而不需过多实验。
由于本发明使用非离子型表面活性剂混合物代替单独一种非离子型表面活性剂来将烷基硫醇溶于水中从而在水溶液中形成胶束网络，因而本发明提供的水溶液是稳定的。水溶液中的烷基硫醇通过该溶液中形成的胶束网络而稳定化。在烷基硫醇浓度为约0.01M～0.1M范围内时，非离子型表面活性剂混合物均匀地分散在水溶液中。水溶液中的胶束网络与pH缓冲体系一起防止烷基硫醇氧化，特别是在高温(例如，约80℃)下的氧化。这使本发明的水溶液在高温下非常稳定。水溶液的高温有助于加快胶束网络向要涂布的基体表面的传送。水溶液中的胶束网络与pH缓冲体系一起使水溶液能够以较短的浸渍时间在较低的烷基硫醇浓度下高效地形成单分子层。
本发明的水溶液可以在环境温度至约80℃下使用。该溶液不含有机溶剂和有害试剂。这提供了在基体上形成烷基硫醇自组装单层的环境和用户友好型方法。
在本发明的另一个方面中，提供了一种用于形成本发明的烷基硫醇自的方法。该方法包括混合烷基硫醇与非离子型表面活性剂混合物以获得溶液的步骤。然后用水稀释该溶液以获得水溶液。然后在强力搅拌下加热该水溶液。在一个优选实施方式中，将水溶液加热至约40℃～80℃的温度。可以通过搅动(stirring)或通过本领域已知的其他手段搅拌该溶液。该溶液搅拌至获得均匀且澄清的溶液，随后将基体浸入该水溶液中以使用该水溶液涂布基体。在一个优选实施方式中，溶液在约40℃～60℃的温度搅拌约30分钟。
优选的是，将水溶液的温度保持在20℃～80℃范围内，更优选的是，将该温度保持在50℃～65℃范围内。
基体在水溶液中的浸入时间随要涂布的基体和/或表面类型而变化。通常，浸入时间在约5秒～20秒变化。例如，在要涂布具有金表面的基体的情况下，浸入时间可以为约5秒～10秒。在要涂布具有银表面的基体的情况下，浸入时间可以为约5秒～15秒。在要涂布具有铜表面的基体的情况下，浸入时间可以为约5秒～20秒。在要涂布具有镍和/或锡表面的基体的情况下，浸入时间可以为约10秒～20秒。
在将水溶液涂布至基体上之后，用水清洗经涂布的基体，并使用本领域已知的任何适当方法进行干燥。在一个优选实施方式中，利用热空气来干燥经涂布的基体。在本发明的一个实施方式中，经涂布的基体在约70℃～80℃的温度干燥。在另一优选实施方式中，用温去离子水在约40℃～50℃的温度清洗经涂布的基体。
在本发明的另一个方面中，通过使用本发明的水溶液形成的自组装单层(SAM)在将适当的基体浸入本发明的水溶液中的同时自发形成。与现有技术中通常使用有机溶剂类溶液形成的SAM相比，使用本发明的水溶液形成的SAM具有更致密的无缺陷分子结构。使用本发明的水溶液形成的SAM具有比现有技术的那些SAM更优异的疏水性，因为本发明的溶液能够显著提高任何适当金属表面涂饰(surface finishing)的抗氧化性和抗腐蚀性。
例如，在金或银表面上形成的SAM作为孔阻断物(pore blocker)能够将沉积层厚度减小至高达50％，同时保持同样或者更佳的性能(关于在金表面上的施加参见图2和9；关于在银表面上的施加参见图4和10)。SAM还能够提高金和银表面的抗腐蚀性和抗变色性。
银易于变色和腐蚀，特别是在暴露在重度污染的环境时。本发明的水溶液能够在银表面上形成SAM，SAM又能够有助于提高银表面的抗腐蚀性和抗变色性。
当将本发明的水溶液施加至镍或锡表面时，该溶液可充当现有技术中使用的铬钝化液的替代物。
铜易于氧化，并将导致电气和电子器件导电性的故障。现有技术中当前采用的防止铜氧化的方法是在铜表面上进行镀银或者化学镀镍。最常用的镀银工艺是镀氰化银工艺，该工艺通常成本高昂，因为需要许多时间和劳动来处理工艺过程中产生的有毒废料，然后才能将有毒废料处理到环境中。化学镀镍不是环境友好的，因为其产生大量废液。本发明的水溶液可用于形成SAM而无需将原本在使用常规溶液形成SAM时所需的镀氰化物工艺。
使用本发明的水溶液在例如金、银和铜表面上形成的SAM表现出对所述表面的有效保护，因为其增强了所述表面的抗腐蚀性和抗变色性(参见以下实施例)。
本发明的水溶液能够施加在不同厚度的基体或金属，例如金或银沉积层上。已经进行了抗腐蚀性测试。结果显示，本发明的水溶液的是优异的孔阻断物，并且能够显著地提高超薄金或银沉积层(例如，约10nm～30nm)的抗腐蚀性(参见以下实施例5)。结果也显示，本发明的水溶液能够提高铜表面的抗腐蚀性。在测试中，即使在将表面浸入自来水或5％氯化钠溶液中超过一周之后，涂布有本发明的水溶液的铜表面也未显示出变色和/或受腐蚀。
金和银价格的升高迫使电子工业降低金和银的厚度并保持甚至提高其性能。环保监管(green regulatory)也驱动该行业寻求绿色工艺。当前，润滑油或溶剂类SAM用于满足该工业需求。SAM水溶液作为一种有前途的纳米技术，因其环境和用户友好型工艺以及其成本效益而吸引了许多关注。
从本发明的以上描述中可以理解，本发明的水溶液和方法具有若干优点。其中之一是本发明的水溶液和方法能够用于高速卷对卷应用，该卷对卷应用具有约5～10秒的短工艺时间。本发明中的SAM能够如上文所述在较短时间内形成，因而是适当的
其次，本发明的水溶液比现有技术中的水溶液更稳定，因为该水溶液中形成胶束网络从而使该溶液稳定化。
再次，如上文所述，该水溶液可以在非常宽的温度范围(约20℃～80℃)和很宽的浓度范围(约0.01M～0.1M(烷基硫醇))内进行施加。
此外，该水溶液因可施加到各种金属表面上而具有多样化功能。本发明的水溶液不含有机溶剂，因而也不会释放挥发性有机化学物质。因此该溶液将不对环境和健康造成任何危害。此外，本发明的水溶液和方法能够在不使用任何有机染色剂并且不改变接触电阻的情况下实现涂布。
本发明的水溶液结合了纳米技术，与当前所知的用于本领域的或者正在开发的技术相比，所述纳米技术提供了环境和用户友好型方法，和成本效益型有机涂饰。该水溶液也提供了多功能涂层以使基体或底涂层多样化。要涂布的基体或表面可以仅仅以适当方式浸入本发明的水溶液中，简单地冲洗，必要时在适当条件下干燥。
本发明将在下述本发明的示例性实施方式中作进一步描述，所述实施方式不限制如权利要求所阐述的本发明的范围。
实施例
实施例1
在铜基体上进行化学镀镍浸金(ENIG)镀覆
利用SSC NI-18M化学品(来自Stella Specialty Chemicals Pte Ltd,Singapore)使铜熔覆层合试样镀覆有化学镍层。将铜试样适当清洁并刻蚀，然后浸入钯活化液。之后，将铜试样浸入温度为约85℃～90℃的SSC Ni-18M化学镀镍槽池液中20分钟，所述槽池液包含6g/L镍离子；210ml/L SSC NI-18M添加剂和余量的水。
将经化学镀镍涂布的铜试样在采用SSc lmAU-08化学品(来自Stella SpecialtyChemicals Pte Ltd,Singapore)的浸金槽池中分别浸入5和15分钟，以在经化学镀镍涂布的铜试样上沉积薄金层。所获得的金层分别具有约0.028μm和0.068μm的厚度。
实施例2
在铜基体上浸银镀覆(ImAg)
使用AlphaSTAR化学品(来自Enthone Inc.,West Haven,USA)使铜熔覆层合试样镀覆有浸银层。将铜试样适当清洁并刻蚀，然后在温度为约48℃～55℃的浸银槽池中分别浸入15和30秒，所述槽池包含0.5g/L～1.0g/L银离子；370ml/L AlphaSTAR添加剂和余量的水。浸银层的厚度分别为约0.038μm和0.064μm。
实施例3
经ENIG和ImAq镀覆的铜试样的二氧化硫孔隙率测试
将实施例1和2中新制备的经ENIG和ImAg镀覆的铜试样置于环境温度下的700ml玻璃干燥器中4小时，该玻璃干燥器容有20mL亚硫酸(>5％)。有二氧化硫蒸气释放出并
暴露在二氧化硫蒸气中4小时后拍摄试样的照片。所获得的照片如图1、3、9和10所示。在试样表面上形成了许多黑点，这表明形成了镍硫化物(NiSx)、银硫化物(AgSx)和铜硫化物(CuSx)。这表明金和银薄层的孔隙率较高。
实施例4
将本发明的自组装单层(SAM)水溶液施加到铜试样上
用水稀释含有5％(v/v)浓缩混合物的SAM水溶液，所述浓缩混合物包含烷基硫醇、非离子型表面活性剂混合物和缓冲系统，所述非离子型表面活性剂混合物包含蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物和聚乙二醇叔辛基苯基醚。然后在搅动下将该溶液加热至60℃～80℃以获得均匀溶液。
铜熔覆层合试样进行适当地清洁并刻蚀，然后将其浸入约50℃～60℃的该水溶液中10秒～20秒。然后用水清洗试样，并在约80℃～90℃的温度干燥。
铜与水滴之间形成的接触角表明存在SAM(参见图6、7)。图6显示的是裸铜样品的接触角，其为85°。图7显示的是进行SAM处理之后铜样品的接触角，其为136°。接触角增加约50°，这表明经SAM涂布的铜表面是疏水的。
为确定本发明的SAM的保护能力，应用了动电位技术。图5显示了裸铜试样和经SAM涂布的铜试样在0.5M的氯化钠阳极中的极化曲线显著降低。这显示本发明的SAM是有效的腐蚀抑制物。
对经涂布的样品进行中性盐雾(NSS)试验，中性盐雾(NSS)试验是预测任何经涂布的基体的抗腐蚀性的加速腐蚀试验。图8显示了在24小时NSS试验之后进行SEM扫描的两种铜试样A和B。铜试样A是裸铜，而铜试样B是经SAM处理的铜。结果显示，试样A的表面严重变色和氧化(颜色改变和腐蚀)，而试样B的表面没有变色和腐蚀。
实施例5
经SAM处理的经ENIG和ImAg镀覆的铜试样的二氧化硫孔隙率测试
将实施例1和2中新制备的经ENIG和ImAg镀覆的铜试样浸入50℃～60℃的本发明的SAM水溶液中5秒～15秒，所述水溶液根据实施例4制备。然后用水清洗铜试样，并在80℃～90℃干燥。
然后将经SAM处理的铜试样置于环境温度下的700ml玻璃干燥器中4小时，所述玻璃干燥器容有20mL亚硫酸(>5％)。有二氧化硫蒸气释放出并形成硫化气氛。
暴露在二氧化硫蒸气中4小时后拍摄试样的照片。所获得的照片如图2和4所示。从这些照片可以看出，试样表面上没有形成黑点，这表明本发明的SAM溶液是有效的孔阻断物，能够显著提高抗腐蚀性并具有抗变色能力。使用SAM处理的薄金层(0.028μm，图2)提供了比未使用本发明的SAM处理的厚金层(0.068μm，图9)更好的抗腐蚀性。银层获得了相同的结果(参见厚度为0.038μm的图4和厚度为0.064μm的图10)。
以上是对被本发明人视作本发明的主题的描述，并且认为其他技术人员能够并将基于以上公开内容设计包括本发明的替代性溶液和方法。

Claims (23)

1.一种水溶液，所述水溶液用于在基体上形成烷基硫醇自组装单层，所述水溶液包含烷基硫醇和非离子型表面活性剂混合物，其用于在所述水溶液中形成胶束网络。
2.如权利要求1所述的水溶液，其中，所述非离子型表面活性剂混合物包含两种以上非离子型表面活性剂，所述非离子型表面活性剂选自由蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、乙氧基化油烯基-鲸蜡基醇和聚乙二醇叔辛基苯基醚组成的组。
3.如权利要求2所述的水溶液，其中，所述非离子型表面活性剂混合物包含至少三种以上所述非离子型表面活性剂。
4.如权利要求1所述的水溶液，其中，所述非离子型表面活性剂混合物的浓度为1％w/v～4％w/v。
5.如权利要求1所述的水溶液，其中，所述烷基硫醇的浓度为0.01M～0.1M。
6.如权利要求5所述的水溶液，其中，所述烷基硫醇的浓度为0.02M～0.04M。
7.如权利要求1所述的水溶液，所述水溶液还包含pH缓冲体系，所述pH缓冲体系用于控制所述水溶液的pH。
8.如权利要求7所述的水溶液，其中，所述水溶液的pH为3～11。
9.如权利要求7所述的水溶液，其中，所述pH缓冲体系包含有机胺和有机膦酸。
10.一种自组装单层，所述自组装单层包含权利要求1～9中任一项所述的水溶液。
11.权利要求1～9中任一项所述的水溶液在制备自组装单层中的用途。
12.一种用于在基体上形成烷基硫醇自组装单层的方法，所述方法包括以下步骤：
提供具有至少一个表面的基体；和
将水溶液直接或间接地施加至所述基体的所述至少一个表面上，所述水溶液包含烷基硫醇和非离子型表面活性剂混合物。
13.如权利要求12所述的方法，其中，通过将所述基体浸入所述水溶液约5秒～20秒而将所述水溶液施加至所述基体的所述至少一个表面上。
14.一种用于在基体上形成烷基硫醇自组装单层的方法，所述方法包括以下步骤：
混合烷基硫醇与非离子型表面活性剂混合物以获得溶液；
用水稀释所述溶液；
在搅拌下加热所述溶液以获得均匀水溶液；
将基体浸入所述水溶液以涂布所述基体；
清洗经涂布的所述基体；和
干燥经涂布的所述基体。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述非离子型表面活性剂混合物包含两种以上非离子型表面活性剂，所述非离子型表面活性剂选自由蓖麻油聚二醇醚、聚氧丙烯-聚氧乙烯嵌段共聚物、乙氧基化油烯基-鲸蜡基醇和聚乙二醇叔辛基苯基醚组成的组。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述非离子型表面活性剂混合物包含至少三种以上所述非离子型表面活性剂。
17.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括：
将含有所述烷基硫醇和所述非离子型表面活性剂混合物的所述溶液与pH缓冲体系混合。
18.如权利要求17所述的方法，所述方法还包括：
将所述溶液的pH控制在3～11的范围内。
19.如权利要求14所述的方法，其中，将所述基体浸入温度在20℃～80℃范围内的所述水溶液中。
20.如权利要求14所述的方法，其中，将所述基体浸入所述水溶液5秒～20秒。
21.如权利要求12或14所述的方法，其中，所述基体具有由下述材料提供的一个或多个表面，所述材料选自由金、银、铜、青铜、镍和锡组成的组。
22.一种自组装单层，所述自组装单层通过权利要求12～21中任一项所述的方法可获得。
23.一种经涂布的制品，所述经涂布的制品包含基体和权利要求22所述的自组装单层。
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