CN113613525A - 分子涂层及制备和使用分子涂层的方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了分子涂覆的表面、涂覆表面的方法以及在表面上使用涂层的方法。在一些实施方案中，所述涂覆的表面可以在应用中用于避免在宝石上产生瑕疵、赋予表面抗微生物活性、赋予表面治疗性质、检测分析物、改变表面的颜色和/或改变表面的物理和/或化学性质。

Description

分子涂层及制备和使用分子涂层的方法

通过援引并入优先权申请

本申请要求于2019年1月14日提交的第62/792,125号美国临时申请的优先权的权益，所述美国临时申请据此通过援引整体并入。

技术领域

本公开内容一般涉及分子涂层、制备分子涂层的方法以及使用分子涂层的方法。

背景技术

随着时间，表面可以吸引灰尘和污垢、微生物和其它不需要的物质。

发明内容

本公开内容一般涉及分子涂层、制备分子涂层的方法以及使用分子涂层的方法。分子涂层可以抵抗油、灰尘和污垢，并且将其应用于其它材料上，以抵抗和容易去除诸如塑料、木材、石头、金属、骨、搪瓷、瓷器、陶瓷的其它表面的细菌、生物膜、油、灰尘和污垢。另外，可以应用该涂层以防止或容易去除额外的化学官能团对表面的堆积或附着。本文公开的一些实施方案涉及涂覆的表面和用于表面的涂层。本文公开的一些实施方案涉及用于表面的分子涂层、涂覆表面的方法以及使用表面涂层以实现以下一种或多种：抗微生物效果、信号增强感测、药物洗脱、治疗剂的控制释放、食品或饮料包装、作为催化系统、用于检测和/或抵抗表面上的物质积聚。在一些实施方案中，所述系统和涂层可以用于以下应用中的任一种：通过与功能性分子混合或者通过溶解含有锚的功能性油掺入塑料中来作为塑料涂层；通过木材或含木材的复合材料的官能化或通过将含有锚的功能性油溶解在木材中来作为木材涂层；作为宝石涂层(例如，以抵抗宝石的暗沉、灰尘和污垢的积聚等)；作为抗微生物表面(和/或抗细菌涂层、抗真菌涂层、杀虫涂层、抗病毒涂层、防癌涂层)；用于通过用可再生涂层阻断溶液与表面之间的相互作用来防止生物淤积(例如，钝化生物反应器或发酵罐以防止生物膜的累积)；用于信号增强感测(例如，生物分子、微生物、分析物等的诊断性感测)；作为蛋白质和抗体的非共价表面附着的直接捕获表面用于后续ELISA(酶联免疫吸附测定法)，这是设计用于定量肽、激素、蛋白质和抗体的测定技术；药物洗脱表面(例如，用于导管、支架等)；作为用于控制释放治疗剂(例如，生长因子分子、特异性蛋白、抗炎剂、抗氧化剂等)的伤口接触涂层；作为环境控制系统(例如，气味、水分等)；作为食品或饮料包装系统(例如，风味分散、抗氧化剂控制、表面润湿控制)；和/或作为催化剂表面涂层(例如，用于高效合成、聚合、降解、氧化、还原等)；用于色谱分离或检测(例如光学异构体、几何异构体和结构异构体等)；用于容易清洁暴露表面的表面(例如，摩天大楼的窗、太阳能板、挡风玻璃、太阳镜、便携式电话和平板装置)。

在一些实施方案中，提供了分子涂覆的表面。在一些实施方案中，表面包含式I：

在一些实施方案中，S表示表面并且–A(-X)_m表示分子涂层。在一些实施方案中，A是键合至S的锚部分。在一些实施方案中，A通过共价键合、离子键合、络合等键合至S。在一些实施方案中，X是键合至A的悬垂部分。在一些实施方案中，m是1至5的整数。在一些实施方案中，涂覆的表面具有与涂覆之前的表面不同的物理性质和/或化学性质。在一些实施方案中，S是宝石表面。在其它实施方案中，S不是宝石表面。

在一些实施方案中，-A(-X)_m由以下结构表示：

在一些实施方案中，

表示与S的键。

在一些实施方案中，分子涂覆的表面包含主体分子。在一些实施方案中，主体分子是β-环糊精。

在一些实施方案中，A由式AI和/或式AII表示：

在一些实施方案中，*表示与X或X'的键。在一些实施方案中，

表示与S的键。在一些实施方案中，R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。在一些实施方案中，X和X'各自是独立地选自以下的部分：-H、-OH、金刚烷基、碘-(-I)、硝基-(-NO₂)、萘基、蒽基、全氟辛酸、焦宁Y、焦宁B、碳硼烷基、二茂铁基、偶氮苯、三环辛基和全氟辛基、抗微生物剂、染料、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚，其中任一种可以经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化。在一些实施方案中，t是0至5的整数。在一些实施方案中，u和v各自独立地是0至10的整数。

在一些实施方案中，R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、C₁至C₆烷基、羟基、卤素和–OCH₃。

在一些实施方案中，X或X'中的一个或多个由以下结构表示：

在一些实施方案中，X或X'中的一个或多个由以下结构表示：

在一些实施方案中，t是0或1。在一些实施方案中，X或X'部分中的一个或多个被构造成容纳在任选官能化的环糊精的孔中，所述环糊精任选地用抗微生物剂、治疗剂、蛋白质、核苷酸、酶或染料官能化。

在一些实施方案中，X或X'部分中的一个或多个被构造成容纳在任选官能化的环糊精的孔中，所述环糊精任选地用选自以下的基团官能化：-H、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚，其中任一种可以经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化。

在一些实施方案中，任选取代的环糊精选自α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。在一些实施方案中，X或X'部分中的一个或多个被构造成通过包合络合物的形成而结合至主体。在一些实施方案中，任选取代的环糊精由以下结构表示：

在一些实施方案中，p是1至8的整数。在一些实施方案中，R₁₄、R₁₅和R₁₆中的每一个独立地选自-H、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团、聚醚、染料、治疗剂和抗微生物剂，其中任一种可以经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化。

在一些实施方案中，表面是宝石的表面，所述宝石选自紫翠宝石、紫水晶、海蓝宝石、黄水晶、金刚石、祖母绿、石榴石、翡翠、天青石、月长石、铯绿柱石、缟玛瑙、猫眼石、帕拉伊巴碧玺、珍珠、橄榄石、红碧玺、红宝石、蓝宝石、尖晶石、坦桑石、黄晶、电气石、绿松石和锆石。在一些实施方案中，表面是适于进行酶联免疫吸附测定(ELISA)测定法的底物。在一些实施方案中，表面是地板、墙或台面。在一些实施方案中，表面是塑料表面。在一些实施方案中，表面是玻璃表面。

在一些实施方案中，A经由可分解的键键合至S。在一些实施方案中，A经由可分解的键键合至X。在一些实施方案中，A经由永久键键合至S，并且X经由可分解的键键合至A。

一些实施方案涉及包含共价连接至表面的锚和结合剂的涂覆的表面，其中锚包含可逆地结合至结合剂的悬垂的结合部分。在一些实施方案中，结合剂赋予涂覆的表面不同于涂覆之前的表面的所需性质。

一些实施方案涉及分子涂覆的表面，其包含结合至锚官能团的表面，所述锚官能团包含悬垂的客体部分。在一些实施方案中，主体分子经由锚分子的悬垂的客体部分结合至锚。

在一些实施方案中，主体分子赋予涂覆的表面以表面性质。在一些实施方案中，由主体分子赋予涂覆的表面的表面性质与未涂覆时表面具有的表面性质不同。在一些实施方案中，赋予表面的表面性质是亲水性或疏水性。在一些实施方案中，赋予表面的表面性质是抗微生物活性。在一些实施方案中，表面是宝石表面、适于进行酶联免疫吸附测定(ELISA)测定法的底物、塑料表面、地板、墙或台面。

在一些实施方案中，锚与表面之间的连接是共价键。在一些实施方案中，锚与表面之间的共价键是可分解的。在一些实施方案中，锚与悬垂的客体部分之间的连接是共价键。在一些实施方案中，锚与悬垂的客体部分之间的共价键是可分解的。

在一些实施方案中，悬垂的客体部分是金刚烷基基团。在一些实施方案中，主体分子是任选官能化的环糊精。在一些实施方案中，主体分子是β-环糊精。在一些实施方案中，环糊精被亲水部分、疏水部分或两亲性部分、抗微生物剂、治疗剂、染料、核苷酸、蛋白质和酶中的一种或多种官能化。在一些实施方案中，多于一种的主体分子结合至表面。

在一些实施方案中，基于位于主体分子上的客体位点的尺寸选择主体分子，并且选择锚的客体部分以配合在主体分子的客体位点内。

一些实施方案涉及包括涂层和表面的分子涂覆的表面，其由式II表示：

在一些实施方案中，S表示表面并且涂层包含–A(-X)_m。在一些实施方案中，A是共价键合至S的锚部分。在一些实施方案中，X是共价键合至A的客体部分并且被构造成结合至主体分子。在一些实施方案中，m是1至5的整数。在一些实施方案中，Y是主体分子。在一些实施方案中，q是1至5的整数。在一些实施方案中，分子涂覆的表面被构造成赋予涂覆的表面所需表面性质。

在一些实施方案中，A由式AI和/或式AII表示：

在一些实施方案中，*表示与X或X'的键。在一些实施方案中，

表示与S的键。在一些实施方案中，R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。在一些实施方案中，X和X'各自是独立地选自以下的部分：-H、-OH、金刚烷基、碘-(-I)、硝基-(-NO₂)、萘基、蒽基、全氟辛酸、焦宁Y、焦宁B、碳硼烷基、二茂铁基、偶氮苯、三环辛基和全氟辛基、抗微生物剂、染料、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚，其中任一种可以经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化。在一些实施方案中，t是0至5的整数。在一些实施方案中，u和v各自独立地是0至10的整数。

在一些实施方案中，Y由以下结构表示：

在一些实施方案中，p是1至8的整数。在一些实施方案中，R₁₄、R₁₅和R₁₆中的每一个独立地选自-H、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团、聚醚、染料、治疗剂和抗微生物剂，其中任一种可以经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化。

一些实施方案涉及制造分子涂覆的表面的方法，包括使锚试剂与表面反应以提供具有锚的涂覆的表面。在一些实施方案中，该方法包括用悬垂的官能团官能化锚前体以提供锚试剂。在一些实施方案中，该方法包括将主体结合至锚的客体。

在一些实施方案中，公开了使用方法。在一些实施方案中，该方法包括将分子涂覆的表面暴露于污浊、微生物、患有待治疗疾病的患者或分析物。

在一些实施方案中，提供了涂覆的宝石。在一些实施方案中，涂覆的宝石抵抗外来物质(灰尘、污垢、指纹、污迹、油等)在宝石表面上的积聚。在一些实施方案中，涂层是多部(例如，两部)系统，其包含结合至宝石表面的锚官能团和单独的主体分子。在一些实施方案中，锚官能团包含与宝石表面的永久联接。在一些实施方案中，锚官能团包含一个或多个悬垂的客体部分(例如，多个客体部分)。在一些实施方案中，客体部分(例如，客体)与单独的主体分子相互作用。在一些实施方案中，主体-客体单元为宝石提供具有宝石所需的表面性质的涂层(例如，涂覆的宝石)。在一些实施方案中，主体分子在涂覆的宝石上赋予不同的表面性质，使得涂覆的宝石的表面性质不同于未涂覆的宝石。

以上描述的或本文它处描述的任何实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。

在一些实施方案中，主体分子赋予与起始宝石和/或锚官能化的宝石的化学性质化学上和/或物理上不同的表面性质。在一些实施方案中，主体-客体单元赋予涂覆的宝石以主体分子的一种或多种表面性质，使得通过改变主体分子，可以通过主体-客体单元实现各种表面性质。在一些实施方案中，主体分子是亲水的和/或具有亲水性质。在一些实施方案中，由主体-客体单元赋予涂覆的宝石的表面性质是亲水性。在一些实施方案中，涂覆的宝石(其包含锚官能化的宝石和主体)具有相对于宝石和/或相对于锚官能化的宝石的增加的亲水性。

在一些实施方案中，锚分子与宝石表面之间的联接是共价键。在一些实施方案中，锚的悬垂的客体部分包含空间填充分子。在一些实施方案中，涂层的主体部分包括构造成容纳客体和/或结合至客体部分的口袋部分。在一些实施方案中，锚的客体和主体分子的主体作为包合络合物结合在一起。在一些实施方案中，锚的客体和主体分子的主体通过库仑相互作用和/或范德华力中的一种或多种结合在一起。

在一些实施方案中，客体是金刚烷基基团。在一些实施方案中，客体是任选取代的金刚烷基基团。在一些实施方案中，主体分子是环糊精。在一些实施方案中，主体分子是任选取代的环糊精。在一些实施方案中，主体分子是β-环糊精。

在其它实施方案中，锚官能化的宝石的锚部分包括构造成容纳空间填充结合剂(客体)的口袋部分(例如，主体)。在一些实施方案中，客体分子赋予宝石所需的性质。

在一些实施方案中，宝石是贵重或半贵重的石头。在一些实施方案中，宝石选自紫翠宝石、紫水晶、海蓝宝石、黄水晶、金刚石、祖母绿、石榴石、玻璃、翡翠、天青石、月长石、铯绿柱石、缟玛瑙、猫眼石、帕拉伊巴碧玺、珍珠、橄榄石、红碧玺、红宝石、蓝宝石、尖晶石、坦桑石、黄晶、电气石、绿松石、锆石等。在一些实施方案中，宝石是金刚石。

一些实施方案涉及包括涂层和宝石的涂覆的宝石，所述涂覆的宝石由式I表示：

在一些实施方案中，G表示宝石并且涂层包含–A(-X)_m。在一些实施方案中，A为连接至G的锚部分。在一些实施方案中，X是共价键合至A的客体部分并且被构造成结合至主体分子。在一些实施方案中，m是1至5的整数。在一些实施方案中，涂覆的宝石被构造成当用主体官能化时抵抗油和灰尘在宝石表面上的积累。在一些实施方案中，G永久地连接至A(例如，经由共价键)。

在一些实施方案中，A由式AIII表示：

其中

表示与G的键。在一些实施方案中，R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。

在一些实施方案中，X是以下结构表示的客体部分：

其中*表示与A的键。在一些实施方案中，t是0至5的整数。

在一些实施方案中，R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、C₁至C₆烷基、羟基、卤素和–OCH₃。

在一些实施方案中，X表示以下结构：

在一些实施方案中，t是0或1。

在一些实施方案中，客体部分被构造成通过包合络合物的形成而结合至主体。在一些实施方案中，客体部分被构造成容纳在环糊精的孔(例如，腔)中。在一些实施方案中，客体部分的尺寸或形状设定成驻留在环糊精的孔中。在一些实施方案中，环糊精选自α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。

在一些实施方案中，涂覆的宝石包含主体分子。在一些实施方案中，主体是任选取代的环糊精。在一些实施方案中，任选取代的环糊精由以下结构表示：

其中p是1至8的整数。在一些实施方案中，R₁₄、R₁₅和R₁₆中的每一个独立地选自-H、C₁至C₆烷氧基、卤素和聚醚。在一些实施方案中，环糊精选自任选取代的α-环糊精、任选取代的β-环糊精和任选取代的γ-环糊精。在一些实施方案中，主体分子是β-环糊精。

在一些实施方案中，宝石选自紫翠宝石、紫水晶、海蓝宝石、黄水晶、金刚石、祖母绿、石榴石、翡翠、天青石、月长石、铯绿柱石、缟玛瑙、猫眼石、帕拉伊巴碧玺、珍珠、橄榄石、红碧玺、红宝石、蓝宝石、尖晶石、坦桑石、黄晶、电气石、绿松石和锆石。

在一些实施方案中，宝石是金刚石并且-A(-X)_m由以下结构表示：

其中

表示与G的键。在一些实施方案中，涂覆的宝石包含主体分子。在一些实施方案中，主体分子是β-环糊精。

一些实施方案涉及包含不可逆地连接至宝石的锚和结合剂的涂覆的抗污宝石，其中锚包含可逆地结合至结合剂的悬垂的结合部分。

在一些实施方案中，结合剂是亲水的。在一些实施方案中，结合剂被构造成改变宝石的一种或多种表面性质以提供抗污性。

在一些实施方案中，涂覆的宝石具有的对于水的接触角比涂覆之前的宝石的接触角低至少50°。

一些实施方案涉及涂覆的宝石。在一些实施方案中，涂覆的宝石包括具有锚官能团的宝石。在一些实施方案中，锚官能团包含与宝石的联接。在一些实施方案中，锚官能团包含悬垂的客体部分。在一些实施方案中，涂覆的宝石包含经由锚分子的悬垂的客体部分结合至宝石的主体分子。

在一些实施方案中，主体分子赋予宝石表面性质。在一些实施方案中，由主体分子赋予宝石的表面性质与未涂覆时宝石具有的表面性质不同。在一些实施方案中，赋予宝石的表面性质是亲水性。

在一些实施方案中，宝石是金刚石。

在一些实施方案中，联接是共价键。

在一些实施方案中，悬垂的客体部分是金刚烷基基团。

在一些实施方案中，主体分子是环糊精。在一些实施方案中，环糊精被亲水部分、疏水部分或两亲性部分中的一种或多种官能化。在一些实施方案中，主体分子是β-环糊精。在一些实施方案中，多于一种的主体分子结合至锚/客体单元。在一些实施方案中，基于位于主体分子上的客体位点的尺寸选择主体分子，并且选择锚的客体部分以配合在主体分子的客体位点内。

一些实施方案涉及包括涂层和宝石的涂覆的宝石，所述涂覆的宝石由式II表示：

在一些实施方案中，G表示宝石并且涂层包含–A(-X)_m。在一些实施方案中，A是共价键合至G的锚部分。在一些实施方案中，X是连接至A的客体部分并且被构造成结合至主体分子。在一些实施方案中，X是共价键合至A的客体部分。在一些实施方案中，m是1至5的整数。在一些实施方案中，Y是主体分子。在一些实施方案中，q是1至5的整数。在一些实施方案中，涂覆的宝石被构造成抵抗油和灰尘在宝石表面上的积累。

在一些实施方案中，A由式AIII表示：

其中

表示与G的键。在一些实施方案中，R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。

在一些实施方案中，X是以下结构表示的客体部分：

其中*表示与A的键。在一些实施方案中，t是0至5的整数。

在一些实施方案中，Y由以下结构表示：

在一些实施方案中，p是1至8的整数。在一些实施方案中，R₁₄、R₁₅和R₁₆中的每一个独立地选自-H、C₁至C₆烷氧基、卤素和聚醚。

在一些实施方案中，涂覆的宝石包括珠宝级的宝石。

本文公开的一些实施方案涉及包括如本文公开的涂覆的宝石的珠宝件。

本文公开的一些实施方案涉及制造涂覆的宝石的方法。在一些实施方案中，使锚-客体试剂与宝石反应以提供具有悬垂的客体部分的宝石。在一些实施方案中，将包含悬垂的客体部分的宝石暴露于主体分子。

本文公开的一些实施方案涉及预防或延迟宝石污浊的方法。在一些实施方案中，提供了涂覆的宝石。在一些实施方案中，将涂覆的宝石暴露于主体分子以提供抗污宝石。在一些实施方案中，在使用一段时间的抗污宝石后，将主体分子再应用至锚官能化的宝石。在一些实施方案中，在使用一段时间的抗污宝石后，洗涤抗污宝石以去除残留的主体分子。在一些实施方案中，在使用一段时间的抗污宝石后，再应用主体分子。

附图说明

图1A是通过镶嵌底座固定至戒指的金刚石的示例。图1B是包含键合至其它碳原子的碳原子的金刚石晶格的一部分的描绘。

图1C至图1G是干净的和污浊的金刚石的照片和角谱评价工具(ASET)图像以及SEM图像。图1C和图1E分别示出了干净的金刚石的照片和ASET图像。图1D和图1F分别示出了脏的金刚石的照片和ASET图像。图1G示出了具有灰尘颗粒和积累的污垢的积垢的金刚石的代表性SEM图像(参见箭头)。比例尺表示2mm和200μm。

图1H和图1I示出了常规清洁的金刚石(图1H)的污浊与如本文几个实施方案中所公开的涂覆的金刚石(图1I)的污浊。如在常规清洁方法(1H)和所公开的涂覆方法(1I)的比较中所示，如本文所公开的涂覆方法随着时间保持了宝石的光学亮度。

图2A至图2D描绘了金刚石表面(图2A)、用锚分子官能化金刚石表面(图2B)、用结合锚分子的一部分的结合剂(例如，亲水主体)处理锚官能化的金刚石(图2C)，以及得到的处理的金刚石表面(图2D)。

图3A至图3D描绘了金刚石(图3A)、用锚分子官能化金刚石表面(图3B)、用结合锚分子的亲水试剂处理官能化的金刚石(图3C)，以及将得到的处理的金刚石(图3D)镶嵌在戒指中。

图4A至图4C示出了可以结合金刚石表面的锚分子的起始材料的实施方案(图4A)，结合锚分子的一部分的亲水结合剂的实施方案的骨架结构描绘(图4B)和锚分子与亲水结合剂的相互作用的空间填充描绘(图4C)。

图5A至图5C描绘了锚分子的实施方案(图5A)、亲水结合剂的实施方案的描述(图5B)，以及示出了具有主体部分的锚分子(左图)与主体分子相互作用(中间图)以提供结合的主体-客体部分(右图；局部视图)的方案(图5C)。

图5D至图5E描绘了示出锚分子官能化至金刚石的方案(图5E)，以及具有主体部分的图5D基序(左图)与主体分子相互作用(中间图)以提供结合的主体-客体官能化的宝石(右图)的描绘(图5E)。

图6A至图6D示出了如本文所公开的锚部分的实施方案。图6A示出了具有可变的客体位点(X、X')的一类锚分子，示出了基于氮的、重氮的附接点606。图6B以活化的阴离子形式示出了一类图6A。图6C示出了结合至碳金刚石表面的锚分子的实施方案。图6D示出了具有结合至环糊精主体的金刚烷基客体位点的锚分子的实施方案。

图7A例示了根据本文公开的几个非限制性实施方案的官能化金刚石的方法的实施方案。

图7B示出了当经由主体上的反应性基团与客体络合时主体的官能化。

图7C至图7D示出了不同尺寸的主体分子及其结合不同客体的能力(图7C)，其可用于在表面上提供不同的官能团(图7D)。

图8A至图8H描绘了主体分子从金刚石表面的磨损以及用主体分子再生金刚石表面。图8A示出了用锚分子不可逆地官能化的金刚石表面。如所示，金刚石的某些锚分子缺少主体分子。图8B示出了将图8A的金刚石表面的锚暴露于主体分子。图8C示出了在用图8B中的主体分子处理之后的图8A的金刚石表面。图8D示出了在一些主体分子已经被磨损之后的图8C的金刚石表面。图8E示出了从金刚石表面去除主体分子。图8F示出了在去除所有主体分子之后的图8C的金刚石表面。图8G示出了将图8F的金刚石表面的锚暴露于主体分子。图8H示出了在用主体分子将所有锚官能化之后的图8F的金刚石表面。

图9A至图9D描绘了使用溶液的液滴涂覆来官能化金刚石涂覆的晶片(图9A至图9C)和金刚石(图9D)。图9A示出了在应用两种浓度的锚官能化溶液的液滴涂层之后的晶片。图9B示出了在蒸发锚官能化溶液之后的晶片。图9C示出了晶片的冲洗。图9D示出了用两种浓度的锚官能化溶液液滴涂覆的金刚石。

图10A至图10G提供锚官能化晶片样品的X射线光电子能谱(XPS)数据。

图11A和图11B提供了官能化的金刚石表面与不含锚部分的对照金刚石表面的XPS叠加图。

图12示出了官能化的金刚石与不含锚部分的对照金刚石表面的XPS叠加图。

图13提供了使用锚官能化试剂的几次沉积来官能化底物的实验的XPS数据。

图14A至图14B示出了在底物上沉积锚官能团期间使用不同的温度的实验的XPS数据叠加图。

图15示出了在沉积锚官能团期间使用不同的反应时间的实验的XPS数据叠加图。

图16示出了在沉积锚官能团期间使用液滴涂覆或浸没的实验的示意图。

图17示出了使用主体官能团来处理锚涂覆的表面的实验的XPS数据叠加图。

图18描绘了将如本文公开的涂层应用于复合戒圈的子件上的戒指，其中宝石1附接至镶嵌底座2，并且较小的金刚石3附接至戒圈4。涂层可以通过锚附接方法和环糊精特性(identity)来定制。可以将替代涂层应用于可能需要或可能不需要环糊精配偶体的金属或陶瓷表面。

图19A至图19D表示如本文公开的某些实施方案。图19A和图19B提供了聚合物链，并且图19C和图19D表示二嵌段共聚物链。蓝色链表示用用于主体分子的合适的客体分子官能化的聚合物。环糊精或其它主体分子结合溶液的蓝色聚合物。

具体实施方式

本文公开的一些实施方案涉及用于表面的分子涂层、涂覆表面的方法以及使用表面涂层以实现以下一种或多种：抗微生物效果、信号增强感测、药物洗脱、治疗剂的控制释放、食品或饮料包装、作为催化系统、用于检测和/或抵抗表面上的物质积聚。在一些实施方案中，所述系统和涂层可以用于以下应用中的任一种：作为宝石涂层(例如，以抵抗宝石的暗沉、灰尘和污垢的积聚等)；作为抗微生物表面(和/或抗细菌涂层、抗真菌涂层、杀虫涂层、抗病毒涂层、防癌涂层)；用于通过用可再生涂层阻断溶液与表面之间的相互作用来防止生物淤积；用于信号增强感测(例如，生物分子、微生物、分析物等的诊断性感测)；作为蛋白质和抗体的非共价表面附着的直接捕获表面用于后续ELISA(酶联免疫吸附测定)，这是设计用于定量肽、激素、蛋白质和抗体的测定技术；药物洗脱表面(例如，用于导管、支架等)；作为用于控制释放治疗剂(例如，生长因子分子、特异性蛋白、抗炎剂、抗氧化剂等)的伤口接触涂层；作为环境控制系统(例如，气味、水分等)；作为食品或饮料包装系统(例如，风味分散、抗氧化剂控制、表面润湿控制)；和/或作为催化剂表面涂层(例如，用于高效合成、聚合、降解、氧化、还原等)；用于色谱分离或检测(例如光学异构体、几何异构体和结构异构体等)；用于使暴露表面(例如，摩天大楼的窗、太阳能板、挡风玻璃、太阳镜、便携式电话和平板装置)的表面清洁更容易。

在一些实施方案中，分子涂层包含锚分子和主体分子。在一些实施方案中，锚分子包含与主体分子相互作用和/或结合至主体分子的一个或多个客体官能团。在一些实施方案中，主体分子改变表面的物理性质。例如，在一些实施方案中，可以使用亲水的主体分子将疏水的表面转化成亲水的表面。相反，在一些实施方案中，可以使用疏水的主体分子将亲水的表面转化成疏水的表面。在一些实施方案中，可以通过选择不同的客体或主体分子来实现混合的表面(亲水的、两亲性的或疏水的)。

在一些实施方案中，分子涂层包含锚并且缺少主体(和/或不存在主体和/或不需要主体)。换而言之，在一些实施方案中，锚改变表面的物理性质。例如，在一些实施方案中，可以使用亲水的锚分子(例如，亲水的锚部分)将疏水的表面转化成亲水的表面。相反，在一些实施方案中，可以使用疏水的锚分子(例如，疏水的锚部分)将亲水的表面转化成疏水的表面。在一些实施方案中，可以通过选择不同的锚分子(例如，锚部分)来实现混合的表面(亲水的、两亲性的或疏水的)。在一些实施方案中，由于锚包含一个或多个悬垂的官能团，所以锚赋予表面特定的性质。在一些实施方案中，悬垂的官能团赋予锚和/或表面特定的性质。在一些实施方案中，锚不改变表面的性质并且基本上裸眼不可见。

在一些实施方案中，使用永久和/或基本上永久的键将锚附接至表面。在一些实施方案中，使用基本上可逆的或可逆的(例如，可分解的)键将锚附接至表面。换而言之，在一些实施方案中，锚经由允许其被去除的可分解的键结合至表面。在一些实施方案中，使用永久和/或基本上永久的键将一个或多个悬垂的官能团附接至锚。在一些实施方案中，使用基本上可逆的或可逆的(例如，可分解的)键将一个或多个悬垂的官能团附接至锚。换而言之，在一些实施方案中，一个或多个悬垂的官能团经由允许所述一个或多个悬垂的官能团被去除的可分解的键附接至锚。

以下描述提供了背景和实施例，但不应被解释为限制由本说明书中或要求本说明书优先权的任何其它申请中所附的权利要求书涵盖的发明的范围。没有单一组分或组分的集合是必要的或必不可少的。例如，如以上描述，一些实施方案可以缺少主体分子，并且锚本身可以赋予表面所需的物理性质。尽管以下讨论了使用金刚石作为参考宝石或更一般的宝石的几个实施例，但本文描述的技术和化学可以适用于其它宝石、其它晶体材料(例如SiC、合成金刚石、CVD金刚石晶片等)、其它含碳物质(例如碳化物衍生的碳、含碳气凝胶、纳米晶金刚石和含石墨碳的基体)、玻璃化无定形表面(例如各种玻璃)、地板、台面、容器、芯片等，如本文它处公开。因此，就使用金刚石或宝石作为示例性表面而言，应理解也可以设想其它表面。在一些实施方案中，本文公开的技术还可以通过使用不同的锚附接化学(例如，硅烷)而应用在玻璃表面上，以在那些玻璃表面上提供不同的性质。在一些实施方案中，本文描述的技术和化学可以适用于与塑料、木材、瓷器、石头一起使用。在一些实施方案中，只要存在锚，两部层系统将适用于任何表面。在一些实施方案中，锚可以附接至塑料和/或共混进塑料中。在一些实施方案中，共聚物可以被设计成将锚附接至塑料。在一些实施方案中，公开了如何用本文公开的分子涂层系统对木材表面(或石头和/或其它表面)进行涂漆。在一些实施方案中，涂覆层压材料和复合材料。在一些实施方案中，涂覆戒指/手表/移动电话/电子组件等。在一些实施方案中，公开了生物膜形成和预防技术。在一些实施方案中，包括用于地板和窗/太阳能板的再生技术(其中涂层可以再生)。

每当基团在本文中被描述为“任选取代的”时，所述基团可以是未取代的或被所示取代基中的一个或多个取代。同样，当基团被描述为“未取代或取代的”(或者“取代或未取代的”)时，如果是取代的，则取代基可以选自所示取代基中的一个或多个。如果没有指示取代基，这意指所示“任选取代的”或“取代的”基团可以被一个或多个基团取代，所述基团单独地且独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、芳基(烷基)、环烷基(烷基)、杂芳基(烷基)、杂环基(烷基)、羟基、烷氧基、酰基、氰基、卤素、硫代羰基、O-氨基甲酰基、N-氨基甲酰基、O-硫代氨基甲酰基、N-硫代氨基甲酰基、C-酰氨基、N-酰氨基、S-磺酰氨基、N-磺酰氨基、C-羧基、O-羧基、硝基、硫基、亚磺酰基、磺酰基、卤代烷基、卤代烷氧基、氨基、单取代的胺基团、二取代的胺基团、单取代的胺(烷基)、二取代的胺(烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。

如本文使用，“C_a至C_b”(其中“a”和“b”是整数)是指基团中碳原子的数量。所示基团可以含有“a”至“b”(包括端值)个碳原子。因此，例如，“C₁至C₄烷基”基团是指具有1个至4个碳(即1个、2个、3个或4个碳)的所有烷基基团，如CH₃-、CH₃CH₂-、CH₃CH₂CH₂-、(CH₃)₂CH-、CH₃CH₂CH₂CH₂-、CH₃CH₂CH(CH₃)-、CH₃CH(CH₃)CH₂-和(CH₃)₃C-。如果没有指定“a”和“b”，则假定在这些定义中描述的最宽范围。

如果两个“R”基团被描述为“合起来”，则R基团和它们附接的原子可以形成环烷基、环烯基、芳基、杂芳基或杂环。例如，但不受限制，如果NR^aR^b基团的R^a和R^b被指示为“合起来”，则这意指它们彼此共价键合以形成环：

如本文使用，术语“烷基”是指完全饱和的脂肪族烃基团。烷基部分可以是支链或直链。支链的烷基基团的实例包括但不限于异丙基、仲丁基、叔丁基等。直链烷基基团的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基等。烷基基团可以具有1个至30个碳原子(每当在本文中出现时，诸如“1至30”的数值范围是指给定范围内的每一个整数；例如，“1个至30个碳原子”意指烷基基团可以由1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个或30个碳原子组成，但本定义也涵盖没有指定数值范围的术语“烷基”的出现)。“烷基”基团也可以是具有1个至12个碳原子的中等尺寸的烷基。“烷基”基团也可以是具有1个至6个碳原子的低级烷基。烷基基团可以是取代或未取代的。仅举例而言，“C₁-C₅烷基”表示在烷基链中有1个至5个碳原子，即烷基链选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基(支链和直链)等。典型的烷基基团包括但绝不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基和己基。

如本文使用，术语“亚烷基”是指二价完全饱和的直链脂肪族烃基团。亚烷基基团的实例包括但不限于亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基和亚辛基。亚烷基基团可以由

表示，其后是碳原子的数量，后面由“*”表示。例如，

表示亚乙基。亚烷基基团可以具有1至30个碳原子(每当本文中出现时，诸如“1至30”的数值范围是指给定范围内的每一个整数；例如，“1个至30个碳原子”意指烷基基团可以由1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等,最高达并且包括30个碳原子组成，但本定义也涵盖没有指定数值范围的术语“亚烷基”的出现)。亚烷基基团也可以是具有1个至12个碳原子的中等尺寸的烷基。亚烷基基团也可以是具有1个至6个碳原子的低级烷基。亚烷基基团可以是取代或未取代的。例如，低级亚烷基基团可以通过替代低级亚烷基基团的一个或多个氢和/或通过用C_3-6单环环烷基基团(例如，

)取代同一碳上的两个氢来取代。

本文中使用的术语“烯基”是指含有碳双键的具有2个至20个碳原子的一价直链或支链基团，包括但不限于1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基等。烯基基团可以是未取代的或取代的。

本文中使用的术语“炔基”是指含有碳三键的具有2个至20个碳原子的一价直链或支链基团，包括但不限于1-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基等。炔基基团可以是未取代的或取代的。

如本文使用，“环烷基”是指完全饱和的(无双键或三键)单环或多环(例如双环)烃环体系。当由两个或更多个环组成时，环可以以稠合、桥接或螺的方式连接在一起。如本文使用，术语“稠合”是指具有公共的两个原子和一个键的两个环。如本文使用，术语“桥接环烷基”是指其中环烷基含有一个或多个原子连接非相邻原子的联接的化合物。如本文使用，术语“螺”是指具有公共的一个原子的两个环，并且两个环不通过桥联接。环烷基基团可以在环中含有3个至30个原子、在环中含有3个至20个原子、在环中含有3个至10个原子、在环中含有3个至8个原子或在环中含有3个至6个原子。环烷基基团可以是未取代或取代的。单环烷基基团的实例包括但绝不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。稠合环烷基基团的实例是十氢萘基、十二氢-1H-非那烯基和十四氢蒽基；桥接环烷基基团的实例是双环[1.1.1]戊基、金刚烷基和降冰片烷基；并且螺环烷基基团的实例包括螺[3.3]庚烷和螺[4.5]癸烷。

如本文使用，“环烯基”是指在至少一个环中含有一个或多个双键的单环或多环(例如双环)烃环体系；然而，如果存在多于一个的双键，则在所有环中双键不能形成完全离域的π电子体系(否则该基团将是如本文所定义的“芳基”)。环烯基基团可以在环中含有3个至10个原子、在环中含有3个至8个原子或在环中含有3个至6个原子。当由两个或更多个环组成时，环可以以稠合、桥接或螺的方式连接在一起。环烯基基团可以是未取代或取代的。

如本文使用，“芳基”是指在所有环中具有完全离域的π电子体系的碳环(全碳)单环或多环(例如双环)芳香族环体系(包括其中两个碳环共享化学键的稠环体系)。芳基基团中的碳原子数可以变化。例如，芳基基团可以是C₆-C₁₄芳基基团、C₆-C₁₀芳基基团或C₆芳基基团。芳基基团的实例包括但不限于苯、萘和薁。芳基基团可以是取代或未取代的。如本文使用，“杂芳基”是指含有一个或多个杂原子(例如，1个、2个或3个杂原子)的单环或多环(例如双环)芳香族环体系(具有完全离域的π电子体系的环体系)，所述杂原子即除碳以外的元素，包括但不限于氮、氧和硫。杂芳基基团的环中的原子数可以变化。例如，杂芳基基团可以在环中含有4个至14个原子、在环中含有5个至10个原子，或者在环中含有5个至6个原子，例如九个碳原子和一个杂原子；八个碳原子和两个杂原子；七个碳原子和三个杂原子；八个碳原子和一个杂原子；七个碳原子和两个杂原子；六个碳原子和三个杂原子；五个碳原子和四个杂原子；五个碳原子和一个杂原子；四个碳原子和两个杂原子；三个碳原子和三个杂原子；四个碳原子和一个杂原子；三个碳原子和两个杂原子；或两个碳原子和三个杂原子。此外，术语“杂芳基”包括稠环体系，其中两个环，例如至少一个芳基环和至少一个杂芳基环或至少两个杂芳基环共享至少一个化学键。杂芳基环的实例包括但不限于呋喃、呋咱、噻吩、苯并噻吩、酞嗪、吡咯、噁唑、苯并噁唑、1,2,3-噁二唑、1,2,4-噁二唑、噻唑、1,2,3-噻二唑、1,2,4-噻二唑、苯并噻唑、咪唑、苯并咪唑、吲哚、吲唑、吡唑、苯并吡唑、异噁唑、苯并异噁唑、异噻唑、三唑、苯并三唑、噻二唑、四唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、嘌呤、蝶啶、喹啉、异喹啉、喹唑啉、喹喔啉、噌啉和三嗪。杂芳基基团可以是取代或未取代的。

如本文使用，“杂环基”或“杂脂环基”是指三元、四元、五元、六元、七元、八元、九元、十元、最高达18元的单环、双环和三环环体系，其中碳原子与1个至5个杂原子一起构成所述环体系。杂环可以任选地含有一个或多个不饱和键，然而其方式使得在所有环中不会出现完全离域的π电子体系。杂原子是除碳以外的元素，包括但不限于氧、硫和氮。杂环还可以含有一个或多个羰基或硫代羰基官能团，以便使定义包括氧代体系和硫代体系，例如内酰胺、内酯、环状酰亚胺、环状硫代酰亚胺和环状氨基甲酸酯。当由两个或更多个环组成时，环可以以稠合、桥接或螺的方式连接在一起。如本文使用，术语“稠合”是指具有公共的两个原子和一个键的两个环。如本文使用，术语“桥杂环基”或“桥杂脂环基”是指其中杂环基或杂脂环基含有一个或多个原子连接非相邻原子的联接的化合物。如本文使用，术语“螺”是指具有公共的一个原子的两个环，并且两个环不通过桥联接。杂环基和杂脂环基可以在环中含有3个至30个原子、在环中含有3个至20个原子、在环中含有3个至10个原子、在环中含有3个至8个原子或在环中含有3个至6个原子。例如，五个碳原子和一个杂原子；四个碳原子和两个杂原子；三个碳原子和三个杂原子；四个碳原子和一个杂原子；三个碳原子和两个杂原子；两个碳原子和三个杂原子；一个碳原子和四个杂原子；三个碳原子和一个杂原子；或两个碳原子和一个杂原子。另外，杂脂环中的任何氮可以被季铵化。杂环基或杂脂环基基团可以是未取代的或取代的。此类“杂环基”或“杂脂环基”基团的实例包括但不限于1,3-二氧杂环己烯、1,3-二氧杂环己烷、1,4-二氧杂环己烷、1,2-二氧杂环戊烷、1,3-二氧杂环戊烷、1,4-二氧杂环戊烷、1,3-氧硫杂环己烷、1,4-氧硫杂环己二烯、1,3-氧硫杂环戊烷、1,3-二硫杂环戊二烯、1,3-二硫杂环戊烷、1,4-氧硫杂环己烷、四氢-1,4-噻嗪、2H-1,2-噁嗪、马来酰亚胺、琥珀酰亚胺、巴比妥酸、硫代巴比妥酸、二氧哌嗪、乙内酰脲、二氢尿嘧啶、三噁烷、六氢-1,3,5-三嗪、咪唑啉、咪唑烷、异噁唑啉、异噁唑烷、噁唑啉、噁唑烷、噁唑烷酮、噻唑啉、噻唑烷、吗啉、环氧乙烷、哌啶N-氧化物、哌啶、哌嗪、吡咯烷、氮杂环庚烷、吡咯烷酮、吡咯烷二酮、4-哌啶酮、吡唑啉、吡唑烷、2-氧代吡咯烷、四氢吡喃、4H-吡喃、四氢噻喃、噻吗啉、噻吗啉亚砜、噻吗啉砜和它们的苯并稠合类似物(例如，苯并咪唑烷酮、四氢喹啉和/或3,4-亚甲二氧基苯基)。螺杂环基基团的实例包括2-氮杂螺[3.3]庚烷、2-氧杂螺[3.3]庚烷、2-氧杂-6-氮杂螺[3.3]庚烷、2,6-二氮杂螺[3.3]庚烷、2-氧杂螺[3.4]辛烷和2-氮杂螺[3.4]辛烷。

如本文使用，“芳烷基”和“芳基(烷基)”是指作为取代基经由低级亚烷基基团连接的芳基基团。芳烷基的低级亚烷基和芳基基团可以是取代或未取代的。实例包括但不限于苄基、2-苯基烷基、3-苯基烷基和萘基烷基。

如本文使用，“环烷基(烷基)”是指作为取代基经由低级亚烷基连接的环烷基基团。环烷基(烷基)的低级亚烷基和环烷基基团可以是取代或未取代的。

如本文使用，“杂芳烷基”和“杂芳基(烷基)”是指作为取代基经由低级亚烷基基团连接的杂芳基基团。杂芳烷基的低级亚烷基和杂芳基可以是取代或未取代的。实例包括但不限于2-噻吩基烷基、3-噻吩基烷基、呋喃基烷基、噻吩基烷基、吡咯基烷基、吡啶基烷基、异噁唑基烷基和咪唑基烷基以及它们的苯并稠合类似物。

“杂脂环基(烷基)”和“杂环基(烷基)”是指作为取代基经由低级亚烷基连接的杂环或杂脂环基团。(杂脂环基)烷基的低级亚烷基和杂环基可以是取代或未取代的。实例包括但不限于四氢-2H-吡喃-4-基(甲基)、哌啶-4-基(乙基)、哌啶-4-基(丙基)、四氢-2H-噻喃-4-基(甲基)和1,3-噻嗪烷-4-基(甲基)。

如本文使用，术语“羟基”是指-OH基团。

如本文使用，“烃氧基”是指式–OR，其中R是如本文定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。烃氧基的非限制性列表是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、苯氧基和苄氧基。烃氧基可以是取代或未取代的。

如本文使用，“酰基”是指作为取代基经由羰基连接的氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)和杂环基(烷基)。实例包括甲酰基、乙酰基、丙酰基、苯甲酰基和丙烯酰基。酰基可以是取代或未取代的。

如本文使用，“氰基”基团是指“-CN”基团。

如本文使用，术语“卤素原子”或“卤素”意指元素周期表第7栏的任何一个放射稳定的原子，例如氟、氯、溴和碘。

“硫代羰基”基团是指“-C(＝S)R”基团，其中R可以与关于O-羧基所定义的相同。硫代羰基可以是取代或未取代的。“O-氨基甲酰基”基团是指“-OC(＝O)N(R_AR_B)”基团，其中R_A和R_B可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。O-氨基甲酰基可以是取代或未取代的。

“N-氨基甲酰基”基团是指“ROC(＝O)N(R_A)-”基团，其中R和R_A可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。N-氨基甲酰基可以是取代或未取代的。

“O-硫代氨基甲酰基”基团是指“-OC(＝S)-N(R_AR_B)”基团，其中R_A和R_B可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。O-硫代氨基甲酰基可以是取代或未取代的。

“N-硫代氨基甲酰基”基团是指“ROC(＝S)N(R_A)-”基团，其中R和R_A可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。N-硫代氨基甲酰基可以是取代或未取代的。

“C-酰胺基”基团是指“-C(＝O)N(R_AR_B)”基团，其中R_A和R_B可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。C-酰胺基可以是取代或未取代的。

“N-酰胺基”基团是指“RC(＝O)N(R_A)-”基团，其中R和R_A可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。N-酰胺基可以是取代或未取代的。

“S-磺酰胺基”基团是指“-SO₂N(R_AR_B)”基团，其中R_A和R_B可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。S-磺酰胺基可以是取代或未取代的。

“N-磺酰胺基”基团是指“RSO₂N(R_A)-”基团，其中R和R_A可以独立地是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。N-磺酰胺基可以是取代或未取代的。

“O-羧基”基团是指“RC(＝O)O-”基团，其中R可以是如本文定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。O-羧基可以是取代或未取代的。

术语“酯基”和“C-羧基”基团是指“-C(＝O)OR”基团，其中R可以与关于O-羧基所定义的相同。酯基和C-羧基可以是取代或未取代的。

“硝基”基团是指“-NO₂”基团。

“硫基”基团是指“-SR”基团，其中R可以是氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。硫基可以是取代或未取代的。

“亚磺酰基”基团是指“-S(＝O)-R”基团，其中R可以与关于硫基所定义的相同。亚磺酰基可以是取代或未取代的。

“磺酰基”基团是指“SO₂R”基团，其中R可以与关于硫基所定义的相同。磺酰基可以是取代或未取代的。

如本文使用，“卤代烷基”是指其中一个或多个氢原子被卤素替代的烷基基团(例如，单卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基和多卤代烷基)。此类基团包括但不限于氯甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、1-氯-2-氟甲基、2-氟异丁基和五氟乙基。卤代烷基可以是取代或未取代的。

如本文使用，“卤代烷氧基”是指其中一个或多个氢原子被卤素替代的烷氧基基团(例如，单卤代烷氧基、二卤代烷氧基和三卤代烷氧基)。此类基团包括但不限于氯甲氧基、氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、1-氯-2-氟甲氧基和2-氟异丁氧基。卤代烷氧基可以是取代或未取代的。

如本文所使用，术语“氨基”和“未取代的氨基”是指-NH₂基团。

“单-取代的胺”基团是指“-NHR_A”基团，其中R_A可以是如本文定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。R_A可以是取代或未取代的。单-取代的胺基团可以包括，例如单烷基胺基团、单C₁-C₆烷基胺基团、单芳基胺基团、单C₆-C₁₀芳基胺基团等。单-取代的胺基团的实例包括但不限于-NH(甲基)、-NH(苯基)等。

“二取代的胺”基团是指“-NR_AR_B”基团，其中R_A和R_B可以独立地是如本文定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。R_A和R_B可以独立地是取代或未取代的。二-取代的胺基团可以包括，例如二烷基胺基团、二C₁-C₆烷基胺基团、二芳基胺基团、二C₆-C₁₀芳基胺基团等。二-取代的胺基团的实例包括但不限于-N(甲基)₂、-N(苯基)(甲基)、-N(乙基)(甲基)等。

如本文使用，“单-取代的胺(烷基)”基团是指作为取代基经由低级亚烷基基团连接的本文提供的单-取代的胺。单-取代的胺(烷基)可以是取代或未取代的。单-取代的胺(烷基)基团可以包括例如单烷基胺(烷基)基团、单C₁-C₆烷基胺(C₁-C₆烷基)基团、单芳基胺(烷基基团)、单C₆-C₁₀芳基胺(C₁-C₆烷基)基团等。单-取代的胺(烷基)基团的实例包括但不限于-CH₂NH(甲基)、-CH₂NH(苯基)、CH₂CH₂NH(甲基)、CH₂CH₂NH(苯基)等。

如本文使用，“二-取代的胺(烷基)”基团是指作为取代基经由低级亚烷基基团连接的本文提供的二-取代的胺。二-取代的胺(烷基)可以是取代或未取代的。二-取代的胺(烷基)基团可以包括，例如二烷基胺(烷基)基团、二C₁-C₆烷基胺(C₁-C₆烷基)基团、二芳基胺(烷基)基团、二C₆-C₁₀芳基胺(C₁-C₆烷基)基团等。二-取代的胺(烷基)基团的实例包括但不限于-CH₂N(甲基)₂、-CH₂N(苯基)(甲基)、-CH₂N(乙基)(甲基)、-CH₂CH₂N(甲基)₂、-CH₂CH₂N(苯基)(甲基)、-NCH₂CH₂(乙基)(甲基)等。

如本文使用，术语“二氨基-”表示“-N(R_A)R_B-N(R_C)(R_D)”基团，其中R_A、R_C和R_D可以独立地是如本文定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)，并且其中R_B连接两个“N”基团并且可以是(独立于R_A、R_C和R_D)取代或未取代的亚烷基基团。R_A、R_B、R_C和R_D还可以独立地是取代或未取代的。

如本文使用，术语“聚氨基”表示“-(N(R_A)R_B-)_n-N(R_C)(R_D)”。为了说明，术语聚氨基可以包括-N(R_A)烷基-N(R_A)烷基-N(R_A)烷基-N(R_A)烷基-H。在一些实施方案中，聚氨基的烷基如本文它处所公开。尽管这一实例仅具有4个重复单元，但术语“聚氨基”可以由1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个重复单元组成。R_A、R_C和R_D可以独立地是如本文定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)，并且其中R_B连接两个“N”基团并且可以是(独立于R_A、R_C和R_D)取代或未取代的C₁至C₆亚烷基基团。R_A、R_C和R_D还可以独立地是取代或未取代的。如此处所述，聚氨基包括具有介于中间的烷基基团(其中烷基如本文它处所定义)的胺基基团。如果没有指定“n”，则假定在这些定义中描述的最宽的范围。

如本文使用，术语“二醚-”表示“-OR_BO-R_A”基团，其中R_A可以是如本文定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)，并且其中R_B连接两个“O”基团并且可以是取代或未取代的亚烷基基团。R_A还可以独立地是取代或未取代的。

如本文使用，术语“聚醚”表示重复–(OR_B-)_oOR_A基团。为了说明，术语聚醚可以包括-O烷基-O烷基-O烷基-O烷基-OR_A。在一些实施方案中，聚醚的烷基如本文它处所公开。尽管这一实例仅具有4个重复单元，但术语“聚醚”可以由1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个重复单元组成。R_A可以是如本文定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。R_B可以是取代或未取代的C₁至C₆亚烷基基团。R_A还可以独立地是取代或未取代的。如此处所述，聚醚包括具有介于中间的烷基基团(其中烷基如本文它处所定义并且可以是任选取代的)的醚基团。如果没有指定“o”，则假定在这些定义中描述的最宽的范围。

当未指定取代基的数量(例如卤代烷基)时，可以存在一个或多个取代基。例如，“卤代烷基”可以包括一个或多个相同或不同的卤素。作为另一个实例，“C₁-C₃烷氧基苯基”可以包括含有一个、两个或三个原子的一个或多个相同或不同的烷氧基基团。

如本文使用，基表示具有单个未配对电子的物质，使得含有该基的物质可以与另一个物质共价键合。因此，在这一背景下，基不一定是自由基。相反，基表示较大分子的特定部分。术语“基”可以与术语“基团”互换使用。

本文公开的一些实施方案涉及两步法：1)共价修饰表面，以及2)然后将主体分子附接至从修饰的表面悬垂的客体部分。如本文它处所公开，可以选择主体分子以在表面上提供独特的和/或不同的物理和/或化学性质。在一些实施方案中，用于化学修饰表面的两步法允许改变材料的天然化学，并且在使用附接的主体分子时，可以改变表面性质。在一些实施方案中，用主体-客体单元官能化在表面化学领域中提供了直接影响，该领域缺少提供改变表面性质的直接方法。在一些实施方案中，该方法适用于各种工业应用的商业化，例如，在商业清洁或个体用户的宝石清洁中。

在一些实施方案中，在该纳米分子层的设计中的策略是它一旦附接至表面就保持是不可检测的。在一些实施方案中，例如，对裸眼和/或珠宝的放大镜(在等于或至少约10X、20X、30X等的放大倍数下)没有表面(例如，宝石或如本文它处所公开的其它表面)已经被修饰的直观指示。在一些实施方案中，例如，对裸眼和/或珠宝的放大镜(在等于或至少约10X、20X、30X等的放大倍数下)没有表面已经被修饰的直观指示。

如本文它处所公开，在一些实施方案中，表面是宝石。在一些实施方案中，宝石是金刚石。

在一些实施方案中，锚分子完全或主要由碳组成。在一些实施方案中，在与锚共价键合后，原子上，保留了原始碳基表面(例如，金刚石)的化学组成。在一些实施方案中，使用化学上类似的锚使得难以在表面上察觉表面锚，有利地保持了表面(例如，金刚石、其它宝石或其它表面)的外观。在一些实施方案中，在表面是金刚石表面的情况下，在应用分子涂层之后，金刚石的净度(clarity)和/或颜色(color)基本上不变。例如，在一些实施方案中，具有D的颜色等级的金刚石在涂覆后将保持D的颜色等级。在一些实施方案中，具有VVS₂的净度的金刚石在涂覆后将保持VVS₂的净度。

图1A示出了如本文公开的实施方案。如所示，在一些实施方案中，表面是附接至珠宝件的金刚石的表面。如图1B中所示，金刚石由碳原子100的晶格组成。当佩戴或储存珠宝中的金刚石时，疏水碳晶格100开始吸引油脂和污垢。随着时间，油脂和污垢积聚并且使金刚石的亮度暗沉。在图1C至图1G中示出了金刚石的这种积聚。图1C和图1E分别示出了干净的金刚石的照片和ASET图像。图1D和图1F分别示出了脏的金刚石的照片和ASET图像。可以注意到，图1D和图1F具有比图1C和图1E的干净的金刚石更少的光泽和亮度。图1G示出了积垢的金刚石的代表性SEM图像，其示出了积累的灰尘和污垢(参见箭头)。比例尺表示2mm和200μm。这种灰尘和污垢积聚和/或积垢可以显著降低使用者对其珠宝的享受。

这种积聚至少部分地由于金刚石的表面本质上疏水而发生。作为疏水的表面，它吸引疏水残留物，例如污迹(来自指纹)、油、油脂和污垢。金刚石自然地吸引油脂(亲脂的)，但排斥水(疏水的)。这就是为什么在离开展厅后金刚石珠宝吸引消费者的火彩和亮度迅速消失的原因。仅人手指接触之后，就可以将油和乳液转移至干净的晶体表面。一旦晶体被这些化学品积垢，灰尘、蛋白质或其它碎屑就可以更容易地非特异性地结合至晶体上，从而减少其闪耀吸引力。通过目视检查以及ASET分析，这种积聚是明显的，并且可以在如图1C至图1G中所示的SEM中观察到。类似的问题可以出现在其它表面(例如，眼镜、窗户等)上，其中也使用本文公开的策略。

有两种常规的补救方法来清洁金刚石和/或其它表面上积聚的油脂和污垢。第一种是专业的和/或商业的。珠宝商可以使用超声波清洁器和/或含有非极性溶剂的清洁溶液来清洁污浊的石头。在清洁后，金刚石的亮度和光泽恢复了(例如，它们是崭新的)。然而，使用者一旦离开展厅油脂和污垢就会开始积累，因为金刚石是疏水的。第二种补救方法由家用清洁产品组成。存在许多家用清洁器并且取得了不同程度的成功。大多数将不足以清洁金刚石以恢复石头的崭新的亮度。此外，当前的解决方案仅是修复性的，意味着亮度的任何改善都立即开始减弱。图1H示出了金刚石的常规清洁，其在清洁后的几个月内产生了污浊的金刚石表面。

日常使用的珠宝的原始光学性质的保养是主要的挑战。清洁需要用化学溶液和专用工具进行反复、繁琐的工作。成品珠宝物品通常在物理上很复杂，具有许多不同尺寸的石头以及石头与镶嵌底座(setting)之间的有限空间。可以通过化学浸泡(>2x/周)结合磨蚀性机械作用(例如软牙刷)在家进行持续保养，以去除残留的灰尘，特别是难以触及的地方，例如往往收集最多污染物的金刚石的背面。或者，超声清洁器是专业使用并且销售给家庭用户。尽管此类清洁器可以更有效地去除金刚石上积累的灰尘和污垢，但它们物理破坏性太大并且可能将石头从其镶嵌底座中移出。对安装好的石头进行反复的超声清洁可以切削彼此相邻镶嵌的金刚石的腰部(girdle)，从而导致对最终产品的不可逆的损坏。许多最终消费者对保养失去兴趣，并且仅因为没有实际可行的替代方案而容忍长期污浊的珠宝。两种描述的当前的清洁方法均是被动的或后处理，它们在存在有害物质之后去除有害物质，所以两种方法均不会防止工件的即时再污染。

本文公开的一些实施方案通过提供表面涂层来解决这些或其它问题。在一些实施方案中，使用分子纳米技术。在一些实施方案中，分子技术改变了表面的天然表面化学和/或表面的物理性质。金刚石(和/或一些其它宝石，或表面)主要是化学上惰性的，使得难以对其进行涂覆以防止污浊。迄今为止，将亲水涂层直接附接至金刚石表面的技术均是无效的。例如，金刚石可以抵抗与涂层的相互作用。在一些实施方案中，可以改变金刚石(或其它宝石)的表面化学。例如，金刚石是疏水的。在一些实施方案中，通过用锚并然后用主体分子进行分子官能化，可以制备具有亲水涂层的金刚石。在一些实施方案中，亲水涂覆的金刚石适于排斥油脂和污垢。这种修饰产生了涂覆的宝石，其更长时间排斥污垢和油并且防止或减慢金刚石或宝石表面的污浊(如图1I中所示)。

在一些实施方案中，本文公开的经处理的宝石(例如，分子涂覆的金刚石)比未处理的宝石(如图1H和图1I中所示)将其亮度、火彩、光泽和闪光保持更长的时间(例如，长数天、数周和数月)。此外，尽管当前的机械或化学清洁方法不能完全去除所有污染物，但如本文公开的分子层保护宝石表面免于油脂积累，赋予了光学品质。在一些实施方案中，经处理的宝石(例如，金刚石)在正常佩戴条件下保持展厅品质光泽至少约以下的时间段：1周、2周、1个月、3个月、6个月或包括和/或跨越上述值的范围。考虑到未处理的金刚石基本上在清洁后立即开始积累使其外观暗沉的物质，这种令人惊讶和出乎意料的改善是重要的。为简洁起见，将金刚石和其它宝石用作应用涂层的示例性表面。然而，应认识到，本文公开的策略旨在用于其它表面，包括不含碳的表面。本文提供了所公开的涂层的几种其它应用。

图2A至图2D示出了用于为金刚石(作为可以根据本文公开的实施方案官能化的宝石表面的非限制性实例)提供纳米分子层(例如，包含主体-客体单元的可逆剥离层)的方法的示意性概观图。在一些实施方案中，如图2A中所示，提供金刚石表面100。在一些实施方案中，如图2B中所示，用锚分子200官能化金刚石表面100。在一些实施方案中，如图2B中所示，锚分子可以包含与金刚石表面相互作用的锚定部分201和客体部分202。例如，在一些实施方案中，裸金刚石表面通过原位形成与金刚石反应以提供具有一个或多个悬垂的客体基团(例如，金刚烷基基团等)的锚单元的分子碳烯而被共价官能化。在一些实施方案中，如图2C中所示，官能化的金刚石表面(或其它宝石)可以暴露于亲水的结合剂250(例如，分子的主体分子)。在一些实施方案中，例如，官能化的表面产生用于随后附接β-环糊精(例如，主体)的受体(例如，悬垂的客体)。在一些实施方案中，如图2D中所示，亲水的结合剂通过例如客体-主体相互作用(如所示)结合至锚分子的客体部分202。在一些实施方案中，主体分子250包括容纳锚分子200的客体部分202的腔251(例如，口袋、孔、空隙等)。在一些实施方案中，发生共价键合、离子键合或化学吸附以将主体结合至客体。在一些实施方案中，如图2D中所示，产生涂覆的金刚石149。在一些实施方案中，如图2D中所示，金刚石因此被附接至金刚石基材的薄单层(例如，纳米分子层)官能化，从而改变金刚石表面的界面性质。在一些实施方案中，锚涂层是一个分子厚。在一些实施方案中，主体配合在锚分子的客体部分上，并且纳米分子层是一个分子厚(例如，锚-客体分子的厚度)。

尽管β-环糊精在此用作亲水的主体分子的示例，但可以使用其它主体。类似地，β-环糊精可以是任选取代的以提供定制的性质。在一些实施方案中，β-环糊精主体是被一个或多个基团任选取代的(例如，通过β-环糊精的羟基或通过β-环糊精的羟基的取代)，所述基团单独地并且独立地选自C₁至C₆烷基、C₁至C₆烯基、C₁至C₆炔基、烷氧基、卤素、卤代烷基、卤代烷氧基、单-取代的胺(烷基)、二-取代的胺(烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。

在一些实施方案中，可以调节环糊精环的尺寸以增加或降低对特定化学靶标的特异性。α(阿尔法)-环糊精是具有0.56nm的内径的6元糖环分子，β(贝塔)-环糊精是具有0.7nm的内径的7元糖环分子，γ(伽马)-环糊精是具有0.88nm的内径的8元糖环分子，并且所有三种均被美国食品药品管理局认为是安全的。在一些实施方案中，可以将客体部分调节成更好的匹配以容纳α、β或γ物质。在一些实施方案中，可以使用任何数量的糖分子来得到所需的疏水的腔尺寸。在一些实施方案中，金刚烷笼匹配β(贝塔)-环糊精的腔直径并且形成高度稳定的包合络合物。在一些实施方案中，较小的锚分子可以与α(阿尔法)-环糊精一起使用，或较大的锚分子可以与γ(伽马)-环糊精一起使用。

在一些实施方案中，不是每个表面位点(例如，客体)都用主体分子官能化。在一些实施方案中，以至少约以下的客体与主体比率获得抗灰尘和污垢的表面：1:1、2:1、4:1、10:1或包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，不是每个锚分子都包含客体。因此，可以使用不含客体的锚分子来将客体部分彼此隔开所需的距离。在一些实施方案中，以至少约以下的锚(包含或不包含客体)与主体比率获得抗灰尘和污垢的表面：1:1、2:1、4:1、10:1或包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，金刚石表面上的两个客体分子相距等于或至少约以下的距离：0.5nm、1nm、1.6nm、2nm、3nm、5nm、10nm或包括和/或跨越上述值的范围。

在一些实施方案中，可以使用多于一种类型的主体分子来官能化单个表面以产生一些表面性质。例如，在一些实施方案中，使用未取代的β-环糊精和取代的β-环糊精的混合物。在一些实施方案中，客体部分将包含单个或多个类型的客体位点以容纳多个主体分子(未示出)。在一些实施方案中，通过改变一种或多种的结合剂(例如，主体)或客体分子，可以获得疏水的、亲水的和/或两亲性的表面。在一些实施方案中，涂覆的宝石上的水的接触角小于或等于约：0°、1°、2.5°、5°、10°、12°、15°、20°或包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，涂覆的宝石上的水的接触角比涂覆前宝石上的水的接触角小50％、75％、90％、95％、99％(或包括和/或跨越上述值的范围)。在一些实施方案中，涂覆的宝石上的水的接触角相对于未涂覆的宝石上的水的接触角改变等于或至少约：20°、40°、50°、60°或包括和/或跨越上述值的范围。

在一些实施方案中，如图3A至图3D中所示，金刚石可以在镶嵌在珠宝件中之前被官能化。在其它实施方案中，金刚石可以在被镶嵌在珠宝件(例如，戒指或吊坠)中之后被官能化。在一些实施方案中，宝石具有与锚起反应的表面，但镶嵌底座不起反应。在一些实施方案中，镶嵌底座不会被涂覆方法损坏或改变。

如图3A和图3B中所示，通过将切割的金刚石300置于反应性未束缚的锚分子204的浴中，可以用锚分子涂覆切割的金刚石300。在一些实施方案中，锚分子200结合至金刚石100的表面上的原子。在一些实施方案中，锚分子与金刚石表面共价键合。在一些实施方案中，锚分子200是疏水的。在一些实施方案中，如图3C中所示，然后用主体分子250处理锚官能化的金刚石350。在一些实施方案中，主体分子结合至锚分子的客体部分(图3C中未示出)并且经由锚分子结合至金刚石。在一些实施方案中，主体分子是亲水的。在一些实施方案中，主体分子赋予金刚石表面所需的物理性质(例如，与裸宝石不同的亲水性、两亲性、疏水性等)。在一些实施方案中，主体分子已经被化学修饰以满足外部规格，例如但不限于改变的光学性质(即可逆着色、UV阻断或增强的光泽)。在一些实施方案中，一旦键合主体分子，金刚石的表面化学被改变。在一些实施方案中，如图3D中所示，涂覆的金刚石380的颜色和总体外观可以与未处理的金刚石300(如图3A中所示)相同或基本上相同。

在一些实施方案中，锚官能化的金刚石可以由式I表示：

其中S表示表面，A是锚部分，X是与A共价键合的客体官能团，并且m是1至5的整数(例如，1、2、3、4或5)。图2B至图2D示出了其中m是1并且单个X客体官能团与单个锚部分(例如，共价地等)键合的实施方案。图5E示出了其中m是2并且两个X客体官能团与单个锚部分键合的实施方案。

如本文它处所公开，在一些实施方案中，可以在单个锚部分上采用多种不同类型的主体，如以下式I'中所示：

其中S是表面，A是锚部分，X是与A共价键合的第一客体官能团，X'是与A共价键合的第二客体官能团(或赋予性质的官能团)，其中X'不同于X，m是1至5的整数，并且m'是1至5的整数(例如，1、2、3、4或5)。在一些实施方案中，m'是0(例如，其中涂覆的表面包括式I)。尽管出于空间效益没有示出，但设想了具有与A共价键合的额外的客体官能团的额外的式(例如，分别为X”、X”'、X””、X””'和m”、m”'、m””、m””')。

在一些实施方案中，S可以是宝石的表面，所述宝石选自紫翠宝石、紫水晶、海蓝宝石、黄水晶、金刚石、祖母绿、石榴石、翡翠、天青石、月长石、铯绿柱石、缟玛瑙、猫眼石、帕拉伊巴碧玺、珍珠、橄榄石、红碧玺、红宝石、蓝宝石、尖晶石、坦桑石、黄晶、电气石、绿松石和锆石。在一些实施方案中，S可以是塑料材料、墙、窗户、透镜、医疗装置、地板等的表面。

在一些实施方案中，锚部分A包含任选取代的芳基或(双)芳基基团。在一些实施方案中，锚部分A还可以由下式中的一个或多个表示：

其中*表示与X的键，

表示与S的键，并且R₁至R₁₂中的每一个独立地选自-H、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10)、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。虽然以上“*”显示在相对于与

的连接的对位，但在一些实施方案中，“*”可以在间位或邻位。在一些实施方案中，锚可以经由C_1-10亚烷基键合至表面，而不是直接键合至表面。

在一些实施方案中，如本文它处所公开，多于一个的客体分子可以从锚悬垂，如式AIII和式AIV中所示：

其中R₅至R₁₂中的每一个独立地如以上定义和/或独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。对于式AIII，虽然X显示在相对于与以上次甲基的连接的对位，但在一些实施方案中，X可以在间位或邻位(例如，左侧环上的X可以使其位置与R₅至R₈中的任一个调换，而右侧环上的X可以使其位置与R₉至R₁₂中的任一个调换)。对于式AIV，虽然X和X'显示在相对于与以上次甲基的连接的对位，但在一些实施方案中，X或X'可以在间位或邻位(例如，X可以使其位置与R₅至R₈中的任一个调换，而X'可以使其位置与R₉至R₁₂中的任一个调换)。

在一些实施方案中，X或X'独立地选自以下基团中的一个或多个：金刚烷基、碘-(-I)、硝基-(-NO₂)、萘基、蒽基、全氟辛酸、焦宁Y、焦宁B、碳硼烷基、二茂铁基、偶氮苯、三环辛基和全氟辛基。在一些实施方案中，基于客体部分的尺寸和驻留在环糊精腔中的能力来选择客体部分。在一些实施方案中，X或X'独立地选自一个或多个任选取代的：烷基、烯基、芳基。原则上，可以配合进环糊精或相关超分子主体/客体化合物的疏水腔的分子可以用作锚(和/或锚的客体部分)。在一些实施方案中，X或X'可以选择由以下中的一个或多个在结构上表示：

其中*表示与A的键，并且t是0至5的整数(例如，0、1、2、3、4、5或包括和/或跨越上述值的范围)。在一些实施方案中，X'是H。在一些实施方案中，X或X'可以选自比环糊精的疏水腔小或具有比环糊精的疏水腔更小的一些部分的任何化学物质。在一些实施方案中，X或X'可以选自官能化至A的抗微生物剂或染料。

在一些实施方案中，金刚烷基、全氟辛酸、焦宁Y、焦宁B可以独立地任选地取代。例如，位于X基团上的每一个C-H或C-F键可以被任选的取代基替代。在一些实施方案中，金刚烷基、全氟辛酸、焦宁Y、焦宁B中的每一个可以任选地被独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚中的一个或多个基团取代。

在一些实施方案中，X是以下：

其中每一种情况中的R₁₃独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。

在一些实施方案中，X是全氟辛基。在一些实施方案中，-A(X)由以下表示：

在一些实施方案中，当将全氟化碳作为X(或X')提供时，该链的长度可以是任何长度，其中较长的链通常赋予更多的疏水行为。在一些实施方案中，如本文它处所公开，链长度为1个至8个碳单元。在一些实施方案中，如本文它处所公开，链长度为2个至12个碳单元。在一些实施方案中，如本文它处所公开，链长度为12个至18个碳单元。在一些实施方案中，使用例如以下试剂(例如，4,4'-(重氮亚甲基)双(全氟辛基)苯)经由碳烯方法将这些化合物附接至表面：

在一些实施方案中，使用例如以下试剂中的一种或多种经由碳烯方法将这些化合物附接至表面：

在一些实施方案中，锚/客体基序由以下结构中的一个或多个表示：

在一些实施方案中，锚/客体基序由本文它处所公开的碳烯试剂中的一个或多个表示：

在一些实施方案中，当使用锚间隔子单元时，锚基序可以由以下中的一个或多个表示：

在一些实施方案中，如本文它处所公开，涂覆的表面还包含主体分子。在一些实施方案中，具有键合的主体分子的涂覆的表面由式II表示：

其中主体由Y表示并且q是1至5的整数。在一些实施方案中，q与m相同。在一些实施方案中，q是小于m的整数。

在一些实施方案中，主体“Y”可以包括环糊精。在一些实施方案中，“Y”可以是任选取代的。在一些实施方案中，“Y”可以由包括以下结构的环糊精(例如，α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精等)表示：

其中“p”是1至8的整数，“(_)”表示未示出的环糊精的任选取代的吡喃葡萄糖苷单元，并且R₁₄至R₁₆中的每一个独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₂卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚。在一些实施方案中，R₁₄至R₁₆包括经由硅烷醇(例如-OSi(OH)₂O-)官能化至环糊精核的一个或多个如以上所公开的基团。

在一些实施方案中，例如，可以使用修饰环糊精的化学方法来将全氟化碳链添加至在表面醇位点处附接的环糊精。在一些实施方案中，主体Y包括以下：

在一些实施方案中，如上所示，Y是氟碳修饰的环糊精。在一些实施方案中，硅烷部分可以用于附接氟碳化合物链。在一些实施方案中，可以使用其它偶联键(例如，酯、酰胺、直连碳键、醚、硫醚、桥连配位络合物或点击化学偶联)。在一些实施方案中，用于将官能团偶联至环糊精的方法可以包括NHS/EDC偶联或“点击”化学方法。在一些实施方案中，也可使用其它化学方法(乙烯基至羟基)。在一些实施方案中，可以使用环糊精的所有羟基官能团的部分或完全官能化。在一些实施方案中，混合的官能团可以用于赋予对性能的额外控制。在一些实施方案中，该官能化的环糊精可以在单个步骤中提供持久的制备表面。在一些实施方案中，修饰的-βCD可以是水不溶性的，这取决于制剂。

图4A至图4C示出了未与宝石结合的可能的锚客体基序(图4A)，图4A的客体与主体之间的相互作用(图4B)，以及空间填充结构描绘中主体与客体之间的相互作用(图4C)。在一些实施方案中，在与宝石反应之前，锚和客体分子200包含4-(1-金刚烷基)苯胺，如图4A中所示。

在一些实施方案中，与表面混合以提供锚-官能化的表面的前体锚/客体基序是碳烯。在一些实施方案中，碳烯具有下式中的一个或多个：

在一些实施方案中，碳烯由如本文它处所公开的重氮前体制备。在一些实施方案中，碳烯(例如，由例如共存的重氮化合物制备)包括4-(1-金刚烷基)苯基碳烯或1,1'-((亚甲基-碳烯)双(4,1-亚苯基))双(甲基金刚烷)：

在一些实施方案中，可以使用呈现金刚烷基基团(悬垂的客体基团)或类似形状的客体的其它化合物。在一些实施方案中，客体分子200是可商购的锚分子400。

在一些实施方案中，通过将未束缚的锚分子与金刚石一起加热至至少约127℃的温度来将未束缚的锚分子结合至金刚石。在一些实施方案中，通过将未束缚的锚分子与金刚石一起加热至至少约以下温度来将未束缚的锚分子结合至金刚石：80℃、110℃、125℃、150℃、180℃、200℃、上述值之间的值、包括和/或跨越那些值的范围等.在一些实施方案中，加热将氮从重氮基团中释放以提供碳烯，然后碳烯与表面(例如，金刚石表面)反应。

在一些实施方案中，如图2B中所示，锚分子包含单个锚位点201或多个锚位点(未示出)。在一些实施方案中，锚分子包含单个客体位点202，如图2B中所示，或多个客体位点(如图5A中所示)。在一些实施方案中，锚位点是胺基团401(如图4A中所示)。在一些实施方案中，客体位点是基于金刚烷基基团402，其分别键合在苯基基团403的4位置处。在一些实施方案中，锚分子将是单支链的可商购的锚分子(例如，4-(金刚烷-1-基)苯胺、类似的客体等)。在一些实施方案中，金刚烷客体位点402经由主体分子450的口袋451可逆地结合至主体分子450，如图4B中所示。在一些实施方案中，主体分子是环糊精。在一些实施方案中，如所示，主体分子是β-环糊精450。在一些实施方案中，如图4C中所示，客体位点402与主体分子形成分子间相互作用以形成客体-主体相互作用，如图4B中的骨架结构形式所示。在一些实施方案中，如本文它处所公开，在结合至锚分子之前，β-环糊精可以进一步官能化以调节金刚石的表面化学，具体地使其更多地或更少地亲水。在一些实施方案中，客体分子250、450上暴露的羟基基团的修饰或部分修饰能够在表面分子(例如，客体分子)可逆结合之前和/或之后定制表面性质。例如，使用环糊精作为实例，以下基团中的一个或多个可以共价连接至环糊精的表面羟基：C_1-6烷基、聚醚(例如，三甘醇、寡聚乙二醇、聚乙二醇)等。

在一些实施方案中，使用格氏试剂经由格氏反应将锚/客体单元官能化至宝石。在一些实施方案中，格氏试剂是键合至锚/客体单元的有机金属卤化镁。在一些实施方案中，与宝石混合后，格氏试剂将锚/客体单元联接至宝石表面。在一些实施方案中，由以下式中的一个或多个表示的格氏试剂用于制备锚/客体涂覆的宝石：Mg(A(X)_m)Cl、Mg(A(X)_m(X')_m'Cl、Mg(A(X)_m)Br、Mg(A(X)_m(X')_m')Br、Mg(A(X)_m)I、Mg(A(X)_m(X')_m')I，其中A、X、X'、m和m'如本文它处所公开。

在一些实施方案中，在锚分子200末端处的悬垂的金刚烷基团充当β-环糊精450的受体。在一些实施方案中，用β-环糊精处理官能化的金刚石以形成β-环糊精/锚络合物(或偶联物)，其在金刚石表面处暴露环糊精官能团。

在一些实施方案中，如图5A中所示，锚分子500具有多支链的结构，包括多于一个的客体部分502和单个锚部分501。在一些实施方案中，如图5A中所示，锚分子是金刚烷客体位点502的双支链结构500，每一个金刚烷客体位点键合至苯基基团505的4位，两个苯基基团共同终止于充当锚分子的锚部分的单个附接点501。图5B示出了环糊精的放大视图。

图5C示出了金刚石(或其它宝石)的直接官能化的示意图。在一些实施方案中，如本文它处所公开，碳烯在溶液中由重氮化合物产生。在一些实施方案中，将碳烯(或产生碳烯的碳烯前体)与宝石在溶液中混合以官能化宝石。在一些实施方案中，将碳烯溶液(和/或碳烯前体溶液)施加于宝石，或将宝石浸没(或部分浸没)在溶液中。在一些实施方案中，如本文它处所公开，将碳烯溶液(和/或碳烯前体溶液)与宝石一起加热以用锚/客体分子官能化宝石。在一些实施方案中，将具有重氮基团的前体温和地加热以驱除作为氮(N₂)的氮基团，留下反应性碳烯中间体。该碳烯基团快速地结合至金刚石表面，例如，形成用于我们的可逆的剥离阻挡层的锚层(图5C的左图)。在一些实施方案中，靶标分子包括在溶液中充当β-环糊精的客体的两个悬垂的金刚烷基基团(如图5C的中间图所示)。最终结果是β-环糊精的共价受体的薄膜接枝至金刚石表面(图5C的右图)。

图5D示出了使用1,1'-((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双甲基金刚烷直接官能化金刚石(或其它宝石)的示意图。如所示，该二芳基重氮化合物含有两种主要构成要素：甲基金刚烷(受体部)和碳烯前体(二芳基重氮单元，锚部)。裸金刚石表面通过原位形成具有悬垂的金刚烷基基团的分子碳烯而共价官能化。图5E示出了使用β-环糊精和图5D的锚/客体基序的空间填充描绘的示意图。在一些实施方案中，如图5E中所示，用于金刚石的可逆剥离层由裸金刚石表面(未示出)制备，所述裸金刚石表面通过原位形成具有悬垂的金刚烷基基团的分子碳烯而共价官能化(图5E，左图)。这产生了用于随后附接β-环糊精(β-CD)的受体(图5E，中间图)。金刚石因此被附接至金刚石基材上的薄的单层阻挡层官能化，从而改变金刚石表面的界面性质(图5E，右图)。

在一些实施方案中，如图6A至图6B中所示和如本文它处所公开，锚分子到宝石的官能化包括使用前体604，其在每一个苯基的4位处具有可变的客体基团607、607'，在这种情况下由X和X'表示。在一些实施方案中，不使用可变的基团并且使用相同的X基团。在一些实施方案中，如图5D和图6C中所示，X基团均为金刚烷基，使得前体锚分子604的客体部分为双(4-金刚烷基苯基)。在一些实施方案中，前体锚分子的锚部分606是键合以形成重氮甲烷(例如，1,1'-((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双(金刚烷))的重氮基团。在一些实施方案中，前体分子是双(4-金刚烷基苯基)重氮甲烷。

在一些实施方案中，如图6B中所示和如本文它处所公开，前体锚分子604'在高温下(例如，在130℃或约130℃)在溶液中在反应，以开始将锚部分结合至金刚石表面的过程。在一些实施方案中，反应通过从重氮甲烷中去除重氮基团606进行，产生活化的阴离子甲基基团606'。在一些实施方案中，该活化的甲基基团与金刚石表面反应，如图6D中所示，以形成结合的锚分子(例如，1,1'-双(4,1-亚苯基))双(金刚烷))。在一些实施方案中，这形成了与金刚石表面结合的双(4-金刚烷基苯基)锚分子610。

如本文它处所公开，可以使用用于在金刚石基材上制备可逆的剥离层的两步法，如图5C中示意性地示出。在一些实施方案中，第一步是将定制设计的“锚”分子(例如，(1,1'-((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双(金刚烷))等(图6A))共价键合至金刚石的表面(图6D)。在一些实施方案中，化学气相沉积(CVD)金刚石基材用作用于官能化的基材(例如，作为用于金刚石、其它宝石表面或非宝石表面的模型)。在一些实施方案中，如本文它处所公开，锚分子包含金刚烷基基团(或一些其它客体分子)。在一些实施方案中，将疏水化合物应用于金刚石表面(或其它测试表面)，并且然后温和加热至约100℃(和/或等于或至少约80℃、100℃、150℃、200℃或包括和/或跨越上述值的范围)。在不受特定机理理论束缚的情况下，在一些实施方案中，化学反应将重氮基团作为氮气消除，形成碳烯。在一些实施方案中，碳烯然后与氢封端的金刚石表面反应。在一些实施方案中，化学反应可以在适度温度下在真空烘箱中进行。

在一些实施方案中，一旦共价连接至表面，则将悬垂的金刚烷基笼固定至基材(图6D)。在一些实施方案中，在已知的最强的超分子主体-客体组装体中，这些基团充当用于与β-环糊精进行主体-客体相互作用的客体。在一些实施方案中，然后将基材浸没在亲水的β-环糊精溶液中，使得能够形成β-环糊精单层，如图5E中示意性地示出。β-环糊精是廉价的水溶性的市售化合物，其具有很小的危害，并且是多种家用芳香剂和空气清新剂(例如Febreeze^TM)中的活性成分。

在一些实施方案中，如图7A中所示，体系起到如维可牢搭扣(Velcro)的作用，其中锚分子700充当用于附接主体分子750的钩。在一些实施方案中，锚分子700吸引并且固定主体分子750。在一些实施方案中，完成的官能化表面类似于双层维可牢尼龙搭扣带，其中锚分子(钩)以有序的单层附接至金刚石表面，自身结合至表面上方的主体分子(毡)的无序层。在一些实施方案中，处理的表面的外面是亲水的。

在一些实施方案中，附接至表面的锚涂层是永久的。在一些实施方案中，如本文它处所公开，锚的亲水的主体官能团经由主体-客体包合络合物附接。在一些实施方案中，主体可以如本文它处所公开的官能化，同时附接至客体部分(参见图7B)。如所示，在一些实施方案中，暴露的OH基团的修饰使得能够定制。在一些实施方案中，将包括所示类型的氟辛基链。在一些实施方案中，仅-CH₂OH羟基被官能化(和/或是反应性的)。在一些实施方案中，主体的醇位点可以被官能化为任何功能单元。在一些实施方案中，使用本文它处所公开的任何官能化技术。在一些实施方案中，如所示，反应性硅烷以气相偶联以提供官能化的主体。如图7B中所示，官能化的主体可以包括富氟表面。在一些实施方案中，将表面放置在真空室中，并且将硅烷以液体(例如，液滴)放置在表面上。然后抽真空约过夜以制备官能化的表面。

在一些实施方案中，官能化的表面的合成后修饰(如图7B中所示)赋予构建体亲脂性。在一些实施方案中，然后将锚官能化的表面暴露于气相硅烷，例如三氯(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)硅烷。在一些实施方案中，氯硅烷将不与表面或锚(或可能存在的其它表面，例如戒指镶嵌底座)反应，但将与环糊精上的醇基团直接反应。在一些实施方案中，通过这种方法，可以使用廉价的气相试剂在单个步骤中容易地氟化涂层。在一些实施方案中，可以使用具有多个氯硅烷或相关化学基团的其它分子来有效地用氟化化合物交联表面，从而大大增加膜的驻留时间和耐久性。

在一些实施方案中，因为主体-客体相互作用在本质上不是永久的，所以主体可以与客体分离，并且涂层的表面性质可以随时间退化。在一些实施方案中，有利地，可以使用保养步骤来替代主体。在一些实施方案中，可以进行保养步骤以重新引入亲水的官能团(或两亲性的或疏水的官能团，其中主体具有此类性质)。

在一些实施方案中，使用如本文它处所公开的一个或多个实施方案来实现官能化的可逆性。在一些实施方案中，官能化的可逆性可以实现一个或多个目标，包括至少允许去除环糊精以恢复表面(例如，金刚石或其它宝石)的原始表面性质。在一些实施方案中，可逆性是破坏性的或非破坏性的。在一些实施方案中，用主体官能化的表面可暴露于游离客体分子(例如，未结合锚的客体分子)以竞争性地结合主体并且从表面去除主体。在一些实施方案中，例如，可以将金刚石的含金刚烷基的锚上的环糊精主体放置在含金刚烷的溶液中(例如：具有5ppm金刚烷的乙醇/水混合物)。在一些实施方案中，溶液相金刚烷与表面结合的金刚烷之间的竞争可以有利于可溶性溶液相络合物的形成，从而恢复金刚石的原始表面性质。在一些实施方案中，受体(例如，主体)结构将保留在金刚石表面上。或者，在一些实施方案中，使用环糊精的酸基水解来水解环糊精连接子。环糊精连接子的单个裂解会将其转化为线性碳水化合物低聚物，所述低聚物将被溶解并且不再影响表面。在一些实施方案中，环糊精可以用其它化学方法破坏，例如通过热处理或通过高锰酸盐氧化环糊精。

在一些实施方案中，锚的附接是可逆的或可分解的。在一些实施方案中，碳烯方法产生与金刚石表面的碳-碳键。在一些实施方案中，去除这种键是不希望的，因为这样做的方法可能损坏金刚石表面。然而，如果将可水解的键置于锚部分上，则用强酸(HCl、HNO₃、H₂SO₄)处理会将锚与被去除的可水解的键上的所有物质裂解。在一些实施方案中，客体官能团或赋予性质的官能团(例如，X)可以可逆地或可分解地结合至A。在此示出此类化合物的一个实例。

4,4'-(重氮亚甲基)双(N-(金刚烷-1-基)苯甲酰胺)

在一些实施方案中，该化合物(或其它可分解地连接的化合物)可以执行基本上相同的非可分解地连接的客体-锚体系。在一些实施方案中，酰胺键(C＝ONH)键可以通过用强酸处理而裂解。在一些实施方案中，这种裂解的结果将在金刚石表面上留下残留的碳，但这种额外的碳将不容易通过任何科学的方法可检测并且不含氮。在一些实施方案中，酰胺键可以被任何其它可水解的单元，例如酯替代。在一些实施方案中，它也可以被更多的化学体系例如金属/羧酸盐替代。

在一些实施方案中，环糊精具有与其主体的特性(形状、尺寸、结构、化学性质)相关的结合常数。在一些实施方案中，金刚烷/βCD偶联是特别强的对。在一些实施方案中，明显大于β-环糊精腔的锚分子将不会良好地偶联至环糊精，因此此类较大的锚将不会明显地吸引β-环糊精。相反，较小的客体将与β-环糊精具有更弱且更不稳定的相互作用。在一些实施方案中，可以利用这种效应通过改变表面上的不同锚的比率来以精确的量配置不同的材料。

图7C比较了α、β和γ环糊精的尺寸。如所示，在一些实施方案中，客体尺寸不同。在一些实施方案中，可以通过附接不同的锚分子来实现差异性捕获。在一些实施方案中，金刚烷基可以用作β-环糊精的适配主体，而更大的客体(例如，冰烷、碳硼烷)或更小的客体(例如，萘基、三环辛基)可以分别用于γ-环糊精或α-环糊精。在一些实施方案中，如果通过碳烯方法或类似方法并且将适当尺寸的锚接附来将表面官能化，可以将环糊精混合在溶液中并且同时应用于表面，其中它们将与它们的靶标主体相互作用。在一些实施方案中，通过改变锚单元的比率，可以严格控制沉积材料的相对覆盖率和局部定位。

在一些实施方案中，如图7D中所示，环糊精可以被合成前修饰以附接特定的“货物”，其中货物表示可以与环糊精化学连接的任何分子、纳米颗粒、元素、催化剂、官能团、生物分子、蛋白质、激素、材料或物质。在一些实施方案中，基于识别的组装允许这些要素的复杂混合物经由滑翔(glisten)方法附着至表面上，或者可以使用逐步方法来依次沉积材料。在一些实施方案中，作为代表性实例，使用纳米颗粒官能化αCD，可以将酶接枝到βCD上，并且将DNA链固定到γCD上。在一些实施方案中，表面上的比率被任意地选择为2:1:2，因此货物由此被区分。在一些实施方案中，可以使用该技术来用完全正交化学非共价地附接不同要素。在一些实施方案中，像这样的方法使得分子催化剂、抗体、纳米颗粒或聚合物能够非官能地附接至表面。

在一些实施方案中，如图8A至图8H中所示，赋予表面官能团的分子(例如，主体分子，例如β-环糊精)将随着时间而磨损，留下一些暴露的锚分子800。在一些实施方案中，如图8B中所示，已经污浊或老化的官能化的金刚石被保持在肥皂和/或主体分子850或其衍生物的溶液890中。在一些实施方案中，肥皂剥离任何污染物(未示出)并且游离的主体分子850结合游离的锚客体部分802。在一些实施方案中，当官能化和涂覆的表面被油脂和污垢严重污浊时，主体分子850与表面解缔合，如图8D中所示。在一些实施方案中，通过用清洁剂895进行化学处理，可以使污浊的表面恢复成其原始的锚官能化状态，如图8E中所示。在一些实施方案中，清洁剂是酸或碱。在一些实施方案中，酸具有小于或等于约3、2、1、0或者包括和/或跨越上述值的范围的pH。在一些实施方案中，碱具有大于或等于约11、12、13、14或者包括和/或跨越上述值的范围的pH。在一些实施方案中，剩余的结合的主体分子在表面活性剂溶液中的水解将所有痕量的结合的主体分子从膜中去除(如图8F中所示)。在一些实施方案中，用酸、碱和/或表面活性剂溶液处理基本上不会去除或以其它方式影响锚分子。在一些实施方案中，在用酸、碱和/或表面活性剂溶液处理之后，将干净的表面896恢复到再应用主体分子850的条件，如图8G中所示。在一些实施方案中，官能化的金刚石表面849由此用主体分子的结合层进行修整，从而重新形成主体-客体单元和分子涂层(例如，图7A中描述的结构)。

在一些实施方案中，清洁和/或再官能化方法(使用主体分子)可以在每月、每周或每日的基础上进行，以将金刚石表面保持在展厅条件下。在一些实施方案中，主体分子(和/或主体分子和表面活性剂)的溶液可以用于填充覆盖范围内的任何间隙。在一些实施方案中，酸和/或碱溶液以及主体分子(和/或主体分子和表面活性剂)的溶液可以串联使用以完全更新金刚石的涂层(例如，亲水的涂层)。在一些实施方案中，更新可以由使用者在家中进行。在一些实施方案中，这些溶液可以将金刚石完全重新铺设亲水层。在一些实施方案中，包括锚定位和/或主体定位的过程是可逆的或不可逆的。一些实施方案提供了包含主体溶液和清洁溶液(例如，酸、碱和/或表面活性剂溶液)的试剂盒，以允许使用者进行宝石的重新涂覆。

一些实施方案提供了以下益处中的一个或多个：不是热敏的表面、安全且易于使用的涂层溶液体系、可以在家中进行的涂覆和涂层去除体系、廉价材料(环糊精等)的使用、非破坏性金刚石更新和保护(添加涂层)，以及在金刚石碎片上测试这些体系的能力。

在一些实施方案中，如本文它处所公开，分子涂层(例如，纳米分子涂层)是将被动、非反应性、疏水/亲脂的表面转化成功能性表面的表面涂层。在一些实施方案中，表面能够结合并且保留纳米级层(例如，厚度小于或等于约1nm、5nm的功能化合物的层)。配制这一添加的层以赋予金刚石表面任何所需的官能团。例如，亲水的涂层的存在将实现金刚石表面的以下优点或其它优点中的一个或多个：(a)降低金刚石的珠宝污浊速率，(b)简化金刚石的清洁。在一些实施方案中，涂层本身是(c)可逆的、(d)可修复的，并且(e)在应用初始涂层之后不会劣化或改变表面本身。

在一些实施方案中，分子涂层作为蜡、清漆、密封剂、通过氨基甲酸酯抛光剂或通过将油递送至所讨论的材料的化学品进行应用。在一些实施方案中，分子涂层是溶解在应用于表面的溶剂中的化合物。在一些实施方案中，涂层是材料制剂的一部分。在一些实施方案中，材料与天然吸引或存在于表面的分子结合在一起。在一些实施方案中，该方法使得材料内的分子迁移到表面。在一些实施方案中，分子

在一些实施方案中，如本文它处所公开，涂层可以用于以下应用中的任一种：作为宝石涂层；作为抗微生物表面；用于通过用可再生涂层阻断溶液与表面之间的相互作用来防止生物淤积；用于信号增强感测；作为蛋白质和抗体的非共价表面附着的直接捕获表面用于后续ELISA(酶联免疫吸附测定)；药物洗脱表面；作为用于控制释放治疗剂的伤口接触涂层；作为环境控制系统；作为食品或饮料包装系统；作为催化剂表面涂层；用于色谱分离或检测；用于使暴露表面的表面清洁更容易。

在一些实施方案中，本文中公开的技术和结构用于修饰墙、地板、柜台、医疗装置、塑料表面等的表面。在一些实施方案中，这些技术可用于医院、疗养院、小学、手术工具(例如解剖刀、刀、钩、牵开器、手术仪器、内窥镜工具、镊子、钳子、缝合工具、喉镜等)以赋予永久、半永久的抗微生物或可再生的涂层。在一些实施方案中，这些技术可用于医院、疗养院、小学以赋予永久、半永久的抗微生物或可再生的涂层。在一些实施方案中，手术工具的表面的修饰还抵抗可以引起感染的微生物。在一些实施方案中，塑料表面的修饰可以减少例如管中的液体排斥，以允许内容物无阻碍地流出。在一些实施方案中，表面修饰允许为儿童玩具制备抗微生物涂层。在一些实施方案中，(例如手术装置的)表面修饰降低了感染的机会，产生允许装置更容易插入/去除的表面，和/或产生吸引/排斥药物/治疗的表面。在一些实施方案中，以下抗微生物剂类和防腐剂类经由官能团(例如，共价地、离子地、通过络合等)结合至本文公开的锚、客体和/或主体中的一种或多种：β-内酰胺、青霉素、头孢菌素、大环内酯、四环素、甲硝唑、克林霉素、抗真菌剂、氨基糖苷类、氟喹诺酮类、银纳米颗粒、铜纳米颗粒、量子点和具有次氯酸、过氧化酸或硼酸基团、碘、含金属离子的螯合基团的官能团的分子。在一些实施方案中，以下抗微生物剂经由官能团结合至本文公开的锚、客体和/或主体：万古霉素、青霉素V、阿莫西林、头孢氨苄、头孢羟氨苄、克林霉素、甲硝哒唑、强力霉素、头孢唑啉、克林霉素、红霉素、克林霉素、氟康唑、甲硝哒唑、硝基呋喃、萘二甲酰亚胺、水杨酰苯胺、联吡啶、喹唑啉二胺、银纳米颗粒、铜纳米颗粒、量子点和和具有次氯酸、过氧化酸或硼酸基团、碘、含金属离子的螯合基团的官能团的分子。

塑料在各种领域中是必需的，并且范围从单次使用到高耐久性应用。随着时间，塑料表面(例如，塑料膜或模制材料的表面)可以吸引细菌、灰尘和污垢，或者被细菌、灰尘和污垢污染。灰尘和污垢会使材料的外观暗沉，影响机械应用的性能，并且通过携带细菌或病毒颗粒而影响人体健康。在一些实施方案中，塑料可以通过外表面的直接化学官能化来修饰。在一些实施方案中，将锚官能团偶联至塑料可以包括标准化学偶联条件(例如，使用例如N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)偶联的碳二亚胺偶联)，“点击”化学，其它化学方法(乙烯基基团至羟基)，硅烷或相关试剂可以锚定至表面羟基位点，碳烯可以用于插入C-H键，或者也可以使用涉及形成共价键的其它方法。在一些实施方案中，塑料可以与包含锚官能团的第二聚合物链共混。

在一些实施方案中，增塑剂是结合进塑料中以改变其性质的化学品。在一些实施方案中，聚合物可以与包含锚官能团的增塑剂分子共混以赋予抗性(例如，抗污垢或其它污染物)。在一些实施方案中，增塑剂用充当锚的客体(例如，金刚烷基基团)官能化。在一些实施方案中，增塑剂被构造成暴露表面处的锚分子。在一些实施方案中，增塑剂官能团赋予自愈品质，因为锚-增塑剂对可以在磨损后持续扩散至表面。在一些实施方案中，客体(例如，金刚烷基基团)可以被用于主体(例如，环糊精)超分子对的任何合适的客体分子替代。在一些实施方案中，客体部分的尺寸可以变化以赋予不同尺寸的主体(例如，环糊精)或相关超分子对的选择性。

在一些实施方案中，共聚物是通过具有多于一种类型的单元的两种不同的单体反应制备的聚合物。在一些实施方案中，两种单元可以呈任何比率。在一些实施方案中，共聚物可以是嵌段的。在一些实施方案中，共聚物的一个单元可以用用于超分子涂层的客体分子官能化。在一些实施方案中，共聚物的一个或两个单元可以用锚进行合成后修饰。在一些实施方案中，该官能化可以用碳烯、用NHS:EDC偶联、用“点击”化学或用用于与材料成键的任何其它合适的方法进行。在一些实施方案中，锚将存在于塑料的表面处。在一些实施方案中，对塑料的损坏将显露出更多的锚(其可以如本文所公开地被官能化)。图19A至图19D表示如本文公开的某些实施方案。图19A和图19B提供了聚合物链，并且图19C和图19D表示二嵌段共聚物链。蓝色链表示以用于主体分子的合适的客体分子官能化的聚合物。环糊精或其它主体分子结合至溶液中的蓝色聚合物。

木材是用于墙、木制品、烹饪、建筑的常用材料。随着时间，木材的多孔性质可能由于化学品暴露而被破坏，包括吸水、发霉、物理磨损。在一些实施方案中，锚分子可以被浸渍到木材中(物理地吸收或通过化学键合)。在一些实施方案中，与木材的化学键合可以通过经由官能化羟基或羧基官能团与碳水化合物形成任何化学键来实现。在一些实施方案中，在通过附接至偶然可利用的羟基官能团而裂解木材的纤维素或木质素组分之后形成化学键。在一些实施方案中，通过将锚分子溶解在较轻的油中来将锚分子浸渍到木材中。在一些实施方案中，锚分子作为在清漆中的成分被包含或为主要组分。在一些实施方案中，锚分子直接应用于木材表面。在一些实施方案中，涂层可以附接至锚分子从而涂覆木材。在一些实施方案中，可以通过浸渍的锚分子迁移至表面来保持涂层官能团。在一些实施方案中，涂层排斥油、污垢和水，从而保护木材。在一些实施方案中，锚分子作为在清漆中的成分被包含或为主要组分。在一些实施方案中，锚分子直接应用于木材表面。

石头和陶瓷是由多种矿物和产品构成的复杂材料。在一些实施方案中，锚可以化学附接至石头的表面。在一些实施方案中，通过将锚分子溶解在渗透材料的溶剂中来将锚分子浸渍到石头的孔中。在一些实施方案中，溶剂蒸发，锚保留下来。

生物膜是附着于表面的细胞和细胞外材料的复杂混合物。在医学上，生物膜经常形成在植入装置的表面上，包括导管、心瓣膜和宫内装置，并且还影响牙科、工业、发酵和食品生产。生物膜难以去除并且根据应用引起感染、农业损失、药物损失或工业损失。用于防止生物膜的一些方法包括在表面上放置分子涂层以使生物膜难以形成。然而，分子级的磨损可以去除这种分子涂层，从而降低涂层的功效。在一些实施方案中，本文描述的可再生涂层可以被设计成通过表面的官能团再生和通过受损界面的自愈来持续地防止生物膜形成。

在一些实施方案中，超分子主体分子可以用金属颗粒(例如铜、银)、抗体、肽或设计用于防止生物膜形成的其它试剂官能化。例如，银和铜是抗微生物金属。在一些实施方案中，超分子主体分子用抗微生物物质(例如，抗微生物金属)官能化。

在一些实施方案中，涂层被设计和/或构造成排斥细胞外和细菌污染。在一些实施方案中，通过设计化合物控制界面表面能来实现这种排斥。在一些实施方案中，相对于污染物的界面表面能提供亲水的、疏水的、亲脂的或疏脂的特征。在一些实施方案中，通过调节该特征的相对值，可以预测和设计涂层性能以排斥水、油、细菌和生物膜。

在一些实施方案中，将涂层设计成层压木制品、砖、扶手。在一些实施方案中，将层压品、砖、木板、塑料或相关材料的单个组件用锚分子(如本文它处所公开)官能化。在一些实施方案中，将锚分子结合到层压品、砖、木板、塑料或相关材料的复合组件中。在一些实施方案中，涂层被设计和/或构造成防止生物膜形成。在一些实施方案中，涂层被设计和/或构造成防止灰尘、油和污垢。在一些实施方案中，涂层被设计和/或构造成经由抗体识别、防腐攻击、靶向毒素或金属暴露攻击特定细菌或病毒。在一些实施方案中，涂层被设计和/或构造成攻击微生物。

在一些实施方案中，涂层被设计和/或构造成被再应用。在一些实施方案中，锚分子通过再暴露于主体(例如，环糊精)或修饰的主体(例如，修饰的环糊精)溶液而被替代。在一些实施方案中，溶液中的主体或修饰的主体被设计和/或构造成赋予表面特定的性质或将其它大颗粒附接至表面。在一些实施方案中，将主体(例如，环糊精)用防腐分子或氧化分子修饰，或者主体(例如，环糊精)包含防腐分子或氧化分子。在一些实施方案中，将环糊精用抗氧化剂修饰，或者环糊精包含抗氧化剂。在一些实施方案中，将主体(例如，环糊精)用抗体标记，或者主体(例如，环糊精)包含抗体。在一些实施方案中，将主体(例如，环糊精)用颗粒标记，或者主体(例如，环糊精)包含颗粒。在一些实施方案中，颗粒由金属、塑料、金刚石、玻璃或类似材料制成。在一些实施方案中，颗粒可以赋予表面功能。在一些实施方案中，该功能靶向生物膜形成或细菌。在一些实施方案中，细菌是感染性的(例如MRSA)。

在一些实施方案中，涂层由于持续使用而劣化。在一些实施方案中，表面是可分解的。在一些实施方案中，存在带有锚的另外的分子，其可以到达表面或被驱动到达表面。在其它实施方案中，必须将新的锚应用于表面。在一些实施方案中，尽管主体(例如，环糊精)已经被去除，但保留了锚。在一些实施方案中，可以应用带有新主体(例如，环糊精)的溶液以再生或再应用第二步涂层。在一些实施方案中，再应用可以恢复初始涂层的性能。在一些实施方案中，所述性能涉及可以在任何应用中被杀死的多种细菌。在一些实施方案中，用带有主体(例如，环糊精)或修饰的主体(例如，修饰的环糊精)的溶液进行清洁的行为可以被替代。

在一些实施方案中，在已经用锚分子浸渍的表面处的磨损或损坏、蚀刻可以通过扩散或新暴露于掩埋的官能团来在其表面处显露新的锚分子。在一些实施方案中，这使得锚涂层具有更大的弹性，并且比外部应用需要更少的维护。在一些实施方案中，该方法对于人流密集区(例如，走廊、楼梯、扶手、水龙头、瓷、砖、淋浴器、马桶、地铁座椅、飞机组件、织物、小地毯、大地毯、地板等)是有效的。

在一些实施方案中，第二步涂层的再应用可以与设施管理任务结合在一起。在一些实施方案中，所述设施管理任务包括分配在表面上的液体，包括拖地、清洁、擦洗、喷雾、干燥、抛光、打蜡。在一些实施方案中，如果主体(例如，环糊精)或修饰的主体(例如，修饰的环糊精)锚包含在应用于表面的液体溶液或相关介质中，则可以在正常的设置管理水平任务中恢复性能。

在一些实施方案中，第二步涂层的再应用可以例如在周期之间的发酵罐内进行。在一些实施方案中，有利于主体/锚结合的趋势可以超越污染物物质。在一些实施方案中，第二步涂层的再应用在正常的保养维护步骤期间进行。在一些实施方案中，将主体(例如，环糊精或修饰的环糊精)溶解在溶剂(例如，水)中并且分布在清洁产品中以增加恢复功能。

在一些实施方案中，窗或太阳能板的外表面被涂覆锚分子。在一些实施方案中，将锚分子应用于抗反射或抗透射涂层。在一些实施方案中，太阳能板可以被锚分子官能化。在一些实施方案中，由主体分子组成的第二层被设计成通过亲水/疏水/亲脂/疏脂定制来排斥油脂和污垢。在一些实施方案中，这种排斥可以防止在太阳能板上积聚污垢。在一些实施方案中，环糊精或修饰的环糊精可以在粉末喷雾器添加中再应用。在一些实施方案中，用含有主体(例如，环糊精或修饰的环糊精)的水喷洒板可以提高清洁能力并且降低积聚速率，从而能够减少清洁。在一些实施方案中，涂层可以有利于冰的融化。在一些实施方案中，主体分子用低聚乙二醇修饰。在一些实施方案中，低聚乙二醇将降低(或其它冰点降低剂)冰/涂层/表面界面处的冰的冰点。在一些实施方案中，这减少了积聚的冰与表面之间的摩擦。在一些实施方案中，这将有助于从窗和太阳能光伏表面更快速地去除积聚污垢和冰。

在一些实施方案中，使用多种涂料来保护消费品。在一些实施方案中，产品由金属、塑料、宝石、岩石、木材、石头或复合物制成。在一些实施方案中，这些产品由多种类型的这些材料制成。在一些实施方案中，尽管有多种附接方法，但也可以将涂覆技术应用于整个物体。在一些实施方案中，一些材料可以具有用于产品的不同组件的不同定制的涂层。在一些实施方案中，产品可以是装饰性的或功能性的、电子的或机械的。在一些实施方案中，产品是戒指。在一些实施方案中，戒指具有金属、陶瓷、宝石特征。在一些实施方案中，涂覆技术在每种类型的材料之间不同。在一些实施方案中，如金属，将硫/硒联接用于附接自组装单层或其衍生物以控制表面能，但也可以使用包括碳烯的其它方法。在一些实施方案中，将用硫醇、硒醇、硫醚、硒醚或相关官能团官能化的有机分子暴露于表面。在一些实施方案中，质子损失到溶液中，并且离子物质化学吸附在基材上。在一些实施方案中，硫醚、硒醚或相关物质裂解并且一个或两个半部沉积在表面上。官能团与表面之间的强键将分子保持在适当位置，并且有机基团暴露在界面处。在陶瓷中，硅烷是可以沉积分子的连接方法。在金刚石中，碳烯连接是可利用的。在一些实施方案中，方法和涂层的组合可以使去除油脂和污垢更容易、限制油脂和灰尘以及污垢的形成、防止生物膜、或者防止腐烂或磨损。在一些实施方案中，不同区域上的涂层呈现出避免化学污染的优异区域。在一些实施方案中，产品是机械的。在一些实施方案中，可以将不同的正交涂层应用于部件。在一些实施方案中，产品是玩具。在一些实施方案中，产品是计算机和/或其组件(例如，键盘、屏幕等)。在一些实施方案中，产品是电视(例如，屏幕或框架)。在一些实施方案中，产品是汽车或航空组件。

在一些实施方案中，治疗剂经由官能团结合至锚、客体和/或主体以实现治疗效果。在一些实施方案中，以下治疗剂经由官能团结合至本文公开的锚、客体和/或主体：蛋白质、酶、胶原、肽、金属纳米颗粒、聚合物纳米颗粒、低聚物(例如低聚乙二醇)、碳水化合物、纤维素、聚糖。

在一些实施方案中，本文中公开的技术和结构用于制备变色表面(例如，宝石、儿童玩具等)以允许临时变色。在一些实施方案中，本文中公开的技术和结构用于摄影透镜(例如，在旅途中改变滤色器)。例如，各种染料等可以经由酯、酰胺、碳-碳键共价连接或者通过络合连接锚官能团和/或主体官能团，如本文它处所公开。在一些实施方案中，以下染料经由官能团共价连接至本文公开的锚、客体和/或主体：ATTO 425、ATTO 488、氨基甲基香豆素、若丹明、R-藻红蛋白、ATTO 550、ATTO 594、别藻蓝蛋白、ATTO 647N、ATTO 655、硒化镉量子点、金纳米颗粒、银纳米颗粒、拉曼报道分子等。

在一些实施方案中，本文中公开的技术和结构用于制备太阳镜和处方眼镜，以使它们抗污迹。在一些实施方案中，本文中公开的技术和结构用于制备可能沾染油脂和污垢的太阳能板。在一些实施方案中，可以将波长转换染料添加至太阳能板中，以例如将IR或UV波长转换为用于改善能量传递的可用波长的光。在一些实施方案中，防尘溶液可以有助于使其保持不含灰尘更简单。在一些实施方案中，板可以被直接修饰。

在一些实施方案中，本文公开的方法和组合物允许预防性保养金刚石和其它宝石。在一些实施方案中，本文描述的涂层保持金刚石看起来是崭新的。

在一些实施方案中，定制的双支链锚分子具有作为前体的双(苯基)-重氮亚甲基(例如，1,1'-((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))，其具有两个可变部分X和X'，各自结合至两个苯基基团中的一个的4位。可变部分被规定为通过客体-主体相互作用可逆地结合至环分子(例如，亲水的环等)。在一些实施方案中，可变部分包括不与主体分子相互作用，而是提供结构功能(例如减少空间位阻效应、增加结合效率、增加客体官能团的可用性等)的非结合段。在一些实施方案中，结构段是柔性的。在一些实施方案中，结构段是非柔性的。在一些实施方案中，前体锚分子604可以被设计成包含在苯基与金刚烷基部分之间的柔性连接子(未示出)。例如，在一些实施方案中，柔性连接子是用客体部分封端的中级亚烷基或低级亚烷基。在一些实施方案中，柔性连接子是具有1个至10个重复单元并且用客体部分封端的聚氨基。在一些实施方案中，柔性连接子是具有1个至10个重复单元并且用客体部分封端的聚醚。在一些实施方案中，金刚烷基基团可以被具有类似尺寸的可替代的疏水结构(或亲水结构)替代。在一些实施方案中，可以使用非对称的锚分子。在一些实施方案中，可以在单个表面上使用不同的锚分子。在一些实施方案中，可以在单个表面上使用不同的主体分子。在一些实施方案中，具有任何尺寸的主体分子(例如，环糊精)可以与特异性靶向它们的锚客体(例如，基于尺寸)匹配。在一些实施方案中，可以选择为比金刚烷更大或更小的部分的烃作为客体。在一些实施方案中，可以使用更大的环糊精。在一些实施方案中，做出客体和主体的这种选择，以定制前体与环糊精之间的相互作用。

在一些实施方案中，如本文它处所公开，去除重氮基团，留下自由基形式或阴离子形式的活化物质。在一些实施方案中，活化形式随后暴露于天然金刚石表面，活化形式通过共价键与天然金刚石表面结合。结合反应的最终产物是双支链的锚分子，其一端结合至金刚石表面，呈现出用于随后附接环分子的两个活性锚点。

在一些实施方案中，将金刚石置于分子浴中，所述分子既被金刚石表面上的分子吸引又是本质上亲水的(例如，主体分子)。亲水分子键合至金刚石的表面。一旦分子被键合，金刚石的表面化学就被改变了。在一些实施方案中，使用客体-主体化学来将定制设计且定制制备的分子引入至可商购的亲水分子(例如，环糊精)中。在一些实施方案中，客体-主体相互作用在正常佩戴条件下是永久的、几乎永久的或基本上永久的。然而，在一些实施方案中，随着时间，产生亲水表面的分子将磨损。在一些实施方案中，环糊精(或其它不同的主体分子)可以被化学官能化以精确地调节宝石的表面化学。例如，疏水的、亲水的或两亲性的链可以被化学连接(共价地、离子地等)至环糊精的外部。在一些实施方案中，环糊精可以经由暴露的羟基位点处的共价附接而官能化。在一些实施方案中，可以选择添加的官能团，使得其基本上不影响客体(例如，金刚烷基)中主体(例如，环糊精)的结合常数。在一些实施方案中，可以选择添加的官能团以影响金刚石的表面性质，从而实现用于直接且精确控制涂层(例如，膜)性能的第二途径。

在一些实施方案中，涂覆金刚石(或宝石)的方法包括以下步骤中的一个或多个。获得宝石。将宝石置于反应性锚前体的溶液中。在一些实施方案中，加热锚溶液。在一些实施方案中，超声处理锚溶液。在一些实施方案中，然后将宝石浸泡在溶剂(例如，甲苯、丙酮、水等)中以去除未结合的和/或未反应的锚前体。在一些实施方案中，宝石在浸泡溶液中被超声处理或加热以去除未反应的或未结合的锚。在一些实施方案中，通过气相沉积，通过逐滴添加或以溶液的形式将前体添加至宝石。在一些实施方案中，将锚涂覆的金刚石(或宝石)暴露于主体溶液(例如，β-环糊精或衍生物溶液)。在一些实施方案中，将锚涂覆的金刚石保持在表面活性剂(例如，肥皂)和β-环糊精或衍生物的水溶液中。肥皂剥离任何污染物，并且游离的环糊精与任何未被覆盖的受体络合。在一些实施方案中，水溶液不含肥皂。在一些实施方案中，通过用酸或碱处理，可以将严重污浊的金刚石恢复到其初始的未涂覆状态。在一些实施方案中，环糊精在表面活性剂溶液中的水解从膜中去除所有痕量的产物，但不去除锚。在一些实施方案中，干净的表面然后准备好再应用主体分子溶液(修复溶液)以恢复靶标表面官能团。在一些实施方案中，水解和修复处理在常规基础上进行。在一些实施方案中，水解和修复处理溶液被串联使用以完全更新金刚石的亲水涂层。在一些实施方案中，水解和修复处理可以在每周、每月或每年的基础上进行，而在处理之间基本上不损失涂层的灰尘和污垢排斥能力。在一些实施方案中，水解(或更新)溶液从金刚石中完全去除亲水表面。在一些实施方案中，再生(或修复)溶液将亲水表面完全重新铺设在金刚石上。

在一些实施方案中，金刚石(和/或宝石)由使用者获取。在一些实施方案中，将锚分子添加至金刚石(和/或宝石)。在一些实施方案中，金刚石(和/或宝石)被涂覆以变成本质上亲水的(例如，用结合锚的客体部分的主体分子)。在一些实施方案中，金刚石(和/或宝石)然后可以被镶嵌和销售。

在一些实施方案中，本文公开的溶液可以作为试剂盒(例如，保养试剂盒)销售。在一些实施方案中，保养试剂盒可以包括锚溶液、将锚与金刚石键合的加热元件、主体溶液、酸和/或碱溶液(更新溶液)、再生溶液(具有客体分子和/或表面活性剂/客体分子溶液)中的一种或多种。在一些实施方案中，试剂盒不包括这些项目中的一种或多种(例如，锚溶液或加热元件等)。

在一些实施方案中，主体涂层对于长期使用是足够耐久的(例如，能够在至少六个月的时间段的常规和正常使用下保持完整性和基本上未降低的功效)。在一些实施方案中，在正常损耗条件下，主体在等于或至少约1周、1个月、6个月、1年或跨越和/或包括上述值的范围内保持与锚部分(例如，主体涂层)结合。在一些变型中，在长期使用(例如，6个月、1年、2年等的时间段)期间宝石(例如，金刚石)的外观保持基本上不变和/或涂层的抗污垢/污迹性能保持基本上不变(可以随时间或在加速应力条件下测量)。

在一些实施方案中，涂层足够耐久以经受重复的清洁或洗涤。例如，因为宝石通常在例如使用者的洗澡期间暴露于洗涤条件，所以在某些变型中，涂层被构造成在包括用肥皂水擦洗和洗涤的重复清洁之后保持其抗污迹/抗污垢性质。在一些实施方案中，在用标准洗涤布和肥皂水洗涤至少约25次、至少约50次、至少约100次或更多次之后，耐久的涂层保持其抗污迹/抗污垢性质。在某些变型中，涂层在用纸巾(例如，具有或不具有肥皂的干、潮湿或湿纸巾)擦拭至少约100次、至少约200次、至少约500次或更多次之后保持其抗污迹/抗污垢性质。

在一些实施方案中，可以使用X射线光电子能谱来探测官能化的宝石的表面组成(例如，金刚石表面、在锚分子结合之后的表面，和/或在主体分子结合形成包合络合物后的表面)。在一些实施方案中，可以采用元素丰度与金刚石基材强度的比较来分析测定涉及锚和主体/客体络合物的被吸附的物质的特定覆盖范围。在一些实施方案中，在形成主体/客体包合络合物之后，可以使用XPS通过在正常使用后的不同时间阶段进行测量来确定宝石涂层的耐久性。

在一些实施方案中，可以使用水接触角测角术来探测官能化的宝石的表面性质和性能(例如，金刚石表面、在锚分子结合之后的表面，和/或在主体分子结合形成包合络合物后的表面)。在一些实施方案中，可以采用水接触角的比较来分析测定涉及锚和主体/客体络合物的被吸附的物质的特定覆盖范围。在一些实施方案中，在形成主体/客体包合络合物之后，可以使用水接触角通过在正常使用后的不同时间阶段进行测量来确定宝石涂层的耐久性。

在一些实施方案中，本文描述的方法涉及1)进行和/或证明受体/锚分子(例如1,1'-((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双(金刚烷))与测试基材(例如，氢封端的基材、金刚石表面等)的共价附接，测试基材由硅晶片上的化学气相沉积(CVD)金刚石组成。在一些实施方案中，本文描述的方案涉及2)使用修饰的基材来帮助在金刚石上形成超分子自组装环糊精单层。在一些实施方案中，本文描述的方法涉及3)经由椭圆光度法、接触角测角术和X射线光电子能谱证明在暴露于超分子自组装时金刚石表面疏水性的变化。在一些实施方案中，本文描述的方法涉及涂层性能的定量、薄膜的稳健性/劣化研究、涂层的溶解性和剥离层性能的优化。

在一些实施方案中，锚分子和β-CD二者的表面覆盖范围、疏水性的变化以及层的耐久性和可逆性被量化。在一些实施方案中，XPS、共焦拉曼成像、SEM、FESEM、AFM、XRD、椭圆光度法、接触角测角术和原子层沉积用于表征膜并且用于进行对照和比较实验。在一些实施方案中，基于分析来选择锚分子和β-环糊精的具体配方，并且进行实验以测试在正常损耗(热、冷、各种溶液(肥皂、洗剂、醇)等)期间将通常遇到的各种环境条件下的层。在一些实施方案中，这种暴露还将允许我们有机会测试再暴露于β-环糊精溶液的功效，用于单层的自我修复。在一些实施方案中，使用XPS、AFM和SEM会话来研究在进行各种修饰之后的表面覆盖范围和厚度。在一些实施方案中，进行接触角测量来监测例如表面的亲水性(和/或疏水性)的变化程度。在一些实施方案中，使用荧光标记的环糊精。在一些实施方案中，荧光标记的使用允许用于检查膜的覆盖范围和/或稳健性的额外的方法。在一些实施方案中，可以使用蔡司共焦显微镜来分析生物纳米结构设施中的此类特征。

在一些实施方案中，进行耐久性研究。在一些实施方案中，进行本发明的纳米层的耐久性和“保质期”的测定。在一些实施方案中，主体-客体分子层的保质期(其中保质期意指在该时间期间不超过10％的主体从锚-客体单元中损失)大于或等于约1个月、6个月、12个月、18个月，或者包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，在苛刻条件(例如，用纸巾擦拭、用肥皂水洗涤、高温(60℃)、暴露于各种环境条件和清洁剂、暴露于灰尘和/或油等)下长时间段后，表面保持其抗污迹/抗污垢性质。在一些实施方案中，可以使用XPS、AFM(例如，纳米磁强计)、STM(例如，光子)、TEM、拉曼、UV-Vis和SEM会话，连同接触角测量来证明涂层的耐久性。在一些实施方案中，在苛刻条件(例如，在所述条件下加速)下长时间段后，保质期大于或等于约1个月、6个月、12个月、18个月，或者包括和/或跨越上述值的范围。在一些实施方案中，在用标准洗涤布和肥皂水洗涤至少约25次、至少约50次、至少约100次或更多次之后，宝石的亮度和美学品质对于裸眼基本上保持不变。在一些实施方案中，在用纸巾(例如，具有或不具有肥皂的干、潮湿或湿纸巾)擦拭至少约100次、至少约200次、至少约500次或更多次之后，宝石的亮度和美学品质对于裸眼基本上保持不变。在一些实施方案中，宝石的亮度和美学品质在大于或等于约1个月、6个月、12个月、18个月，或者包括和/或跨越上述值的范围的时间段后对于裸眼基本上保持不变。

在一些实施方案中，不是经由次甲基直接键合至金刚石表面(或其它表面)，可以使用亚烷基连接来将金刚石表面连接至次甲基。在一些实施方案中，使用C₁至C₁₀亚烷基来将次甲基连接至金刚石。在一些实施方案中，这可以用于提供与表面更致密的附接和/或额外的β-环糊精化合物以赋予表面甚至更大的亲水性。

有意设计这种新颖的纳米分子层的部分原因在于其一旦附接至金刚石表面(或其它表面)就保持不可检测。在一些实施方案中，对裸眼或甚至珠宝商的环形放大器没有金刚石已经被修饰的直观指示。在一些实施方案中，锚分子完全由碳组成，一旦共价键合，使得原始金刚石的组成在原子上不变或基本上不变。在一些实施方案中，制造在反应之后形成单层。在一些实施方案中，使用碳是有吸引力的，因为其不添加杂原子。在一些实施方案中，杂原子可以是潜在的化学不稳定性和退化的点(例如，作为酰胺或基于酯的联接)。在一些实施方案中，杂原子可以与仅碳构型结合使用或代替仅碳构型使用。在一些实施方案中，基于类金刚石的锚经由加成过程而不是消去过程结合。在一些实施方案中，可以使用光谱法、显微镜和椭圆光度法等来表征产物(和/或本文所述的其它技术)。在一些实施方案中，不存在杂原子使得薄膜与散装金刚石的区分可以使用本文描述的技术进行。

在一些实施方案中，纳米制造设备可以用于表征。在一些实施方案中，椭圆光度法和接触角测角术可以提供可靠的表面评估，以确定例如是否已经进行了可测量的变化或者是否需要修改合成程序。在一些实施方案中，可以使用原子层沉积来产生作为对照的测试基材。在一些实施方案中，可以使用AFM来测量处理前后金刚石的粗糙度(和/或表面的其它特征，例如官能化水平、环糊精层的结合强度等)。在一些实施方案中，XPS将允许我们在我们的分子的苯环中寻找埋藏的sp²杂化的碳，并且甚至更容易地我们可以使用它来检测表面上β-环糊精分子的存在。在一些实施方案中，XPS预期是用于测定我们的薄膜的覆盖范围和官能团的有用分析工具。在一些实施方案中，用FESEM成像将可用于制备显示图。在一些实施方案中，使用用于评估薄膜的覆盖范围(例如，共焦拉曼显微镜)、金刚石基材的结构和形态(例如，台式SEM)的有用仪器。

一些实施方案涉及包括共价/非共价对(例如，金刚烷基-锚分子和缔合的金刚烷基)的完美分子(例如，主体-客体单元)。在一些实施方案中，客体可以驻留在第二物质(主体)的疏水口袋中，并且可以用于产生如本文所公开的一种或多种效果。在一些实施方案中，主体-客体单元包括金刚烷/β-CD，但也可存在其它配对单元，包括例如萘/α-CD。在一些实施方案中，如本文它处所公开，尽管使用了几种示例性客体部分，但可以使用可以驻留在环糊精中的任何客体。

在一些实施方案中，如本文它处所公开，本文所公开的涂层起到控制界面的润湿性质的作用，并且因此可以被定制以防止或减少由油脂、乳液、尘埃、灰尘或任何其它特异性或非特异性污染物引起的污染。

在一些实施方案中，如本文它处所公开，使用“碳烯方法”，其涉及使用I类爆炸物，其可以容易地施加至表面并且然后温和加热以驱动给定表面的官能化。

在一些实施方案中，如本文它处所公开，纳米分子涂层的基础依赖于β-CD与金刚烷笼(C10H14)的超分子缔合。这是可获得的最强的主体-客体超分子偶联。在一些实施方案中，金刚烷笼可以以足够致密的“分子毯”放置在表面上，并且β-CD基团自发地粘附至这些位点并且在金刚石已经从处理溶液中移出之后保留在表面上。在一些实施方案中，这些分子的存在将决定界面的表面化学。β-环糊精是由7个D-吡喃葡萄糖组成的环状寡糖。它具有亲脂的/疏水的内部和具有羟基边缘的亲水的外部。将β-CD单元对接至金刚烷基笼使界面转化为更多的亲水，但更少的亲脂，其因此将阻挡油颗粒。

在一些实施方案中，如本文它处所公开，金刚烷部分不是可以用作受体的唯一化合物。在一些实施方案中，如本文它处所公开，可以使用配合在环糊精分子的疏水口袋内的分子。实例包括：萘基、蒽基或醌基。如果受体部分大于β-CD腔，则可以使用更大以及更小的CD。例如，α-CD具有较小的口袋并且用于共价连接的亚萘基部分。

在一些实施方案中，被涂覆的表面不是宝石或珠宝的表面。在一些实施方案中，系统和涂层不用作宝石涂层。

实施例

材料和仪器

此处公开了示例性供应商和仪器。除非另外说明，否则试剂购自Spirochem。二氯甲烷(试剂级)和β-环糊精≥97％获得自Sigma Aldrich。除非另外说明，否则所有反应均在空气气氛下进行。

仪器。使用通电至399.85 MHz的Varian 400光谱仪或通电至499.9MHz的Varian500光谱仪获得¹H和¹³CNMR光谱。在25℃下分析所有NMR光谱并且针对残留溶剂峰进行评价。

在来自Thermo Fisher的K-Alpha Plus上进行X射线光电子能谱(XPS)，并且使用包含的Avantage软件进行分析。利用浸没式电子枪进行电荷补偿，并且不进行研磨。

实施例1：制备双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面

样品制备

进行以下程序和分析以评价使用双(4-碘苯基)重氮甲烷在氢封端的金刚石表面上形成分子层。以下方案显示出双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面的形成：

简言之，为了形成双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面，制备了在二氯甲烷)(DCM，100μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷(1mg，0.0022mmol)的1％w/v(其中1％溶液相当于1克化合物/100mL溶液)溶液。搅拌该溶液直到双(4-碘苯基)重氮甲烷)完全溶解(得到“溶液1.1”)。还用搅拌直到完全溶解制备了在二氯甲烷(DCM，500μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的第二、0.2％w/v溶液(“溶液1.2”)。此时，使用滴管和洗耳球将每种双(4-碘苯基)重氮甲烷)溶液施加至单独的金刚石涂覆的硅晶片(用作金刚石的模型表面)上。在图9A中示出了滴涂之前和之后的金刚石涂覆的硅晶片，其中溶液1.1涂覆的晶片在左侧而溶液1.2涂覆的晶片在右侧。金刚石涂覆的硅晶片在室温下蒸发30分钟。在DCM蒸发后，可见材料层(图9B；用溶液1.1涂覆的晶片在左侧而用溶液1.2涂覆的晶片在右侧)。

在向每个晶片施加一滴溶液之后，在真空烘箱中在400K(127℃)的温度下将滴涂的金刚石涂覆的硅晶片退火5分钟。如图9C中所示，然后在DCM浴中冲洗滴涂的金刚石涂覆的硅晶片约5分钟(其中溶液1.1涂覆的晶片在左侧，在下文中称为“样品1.1”，而溶液1.2涂覆的晶片在右侧，在下文中称为“样品1.2”)。图9D显示了使用溶液1.1(左侧的金刚石)或溶液1.2(右侧的金刚石)处理两个琢面金刚石。

实施例2：XPS样品制备和分析

样品制备

为了形成双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面，进行与实施例1使用的那些类似的程序，但具有以下记录的差异。对于“样品2.1”，制备在二氯甲烷(DCM，100μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的1％w/v溶液。对于“样品2.2”，制备在二氯甲烷(DCM，200μL)中具有0.5％w/v双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的第二溶液。对于“样品2.3”、“样品2.4”和“样品2.5”，制备在二氯甲烷(DCM，500μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的0.2％w/v溶液。此时，使用含有每种双(4-碘苯基)重氮甲烷)溶液的滴管将溶液滴在金刚石涂覆的硅晶片(用作金刚石的模型表面)上。对于样品2.1和样品2.2，金刚石涂覆的硅晶片上的溶液在室温下蒸发10分钟的时间段或直到干燥。对于样品2.3，在蒸发期间将晶片置于130℃的热板上5分钟的时间段。对于样品2.4，在蒸发期间将晶片置于180℃的热板上5分钟的时间段。对于样品2.5，在蒸发期间将晶片置于140℃的热板上5分钟的时间段。

分析

对样品2.1至2.5中的每一个的三个不同部分与对照(其中没有进行用双(4-碘苯基)重氮甲烷)处理)进行XPS。在每种情况下，用XPS探测晶片上的三个不同点。在图10A至图10G中显示了每个样品上点的示例性XPS谱。图10A显示了对照的数据。图10B和图10C分别显示了样品2.1在第一点和第二点处的数据。图10D显示了样品2.2的数据。图10E显示了样品2.3的数据。图10F显示了样品2.4的数据。图10G显示了样品2.5的数据。

根据XPS数据，得出以下观察。所有样品的碳信号以单晶金刚石为主并且跨样品基本上不变。氮信号在所有实施例中都是低的，并且归因于经由氮空位缺陷(在这些体系中一种常见的形态)在金刚石晶格中俘获的氮。硅特征归因于金刚石膜中的针孔缺陷，并且是样品品质的量度；硅特征在所有情况下都是低的。样品2.1(未烘烤的对照样品)显示碘原子的小残留信号。这种弱信号源自一些物理吸附的未反应的双(4-碘苯基)重氮甲烷)。相反，所有加热的样品显示出与双(4-碘苯基)重氮甲烷)对金刚石基材的化学吸附一致的强碘特征。

实施例3：沉积技术

采用用于沉积二氯甲烷中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)的各种技术来鉴定是否存在沉积类型、温度和双(4-碘苯基)重氮甲烷)浓度的趋向。在图11A和图11B中示出碘XPS谱，其中图11A示出了放大的视图。数据证明没有检测到或丢失额外的原子。这一实验比较了在晶片表面上干燥双(4-碘苯基)重氮甲烷)并且然后加热的基材(记录为分别使用1％和0.1％w/v溶液的冲洗-干燥-加热1％和冲洗-干燥-加热0.5％的样品)。使溶液干燥，并且然后在140℃下加热。Hotp130和Hotp140是预热的晶片，并且将溶液滴到它们上并且使其反应。这些显示出相对于所有其它样品更高的碘覆盖范围。这种热处理消除了溶剂干燥的等待。这些样品具有最佳性能，具有最高的碘覆盖范围。样品Hotp-180multi试图确定样品覆盖范围在第一次反应后是否不完全。在预热至180℃的晶片上进行三次沉积。在每种情况下溶剂快速蒸发。必须对样品进行超声处理以从表面去除残留的分解碳。没有观察到碘的相对增加。

实施例4：宝石金刚石：与碘-二芳基碳的化学反应

样品制备

为了形成额外的双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面，进行与实施例1和实施例2的程序类似的程序。制备在二氯甲烷(DCM，100μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的1％w/v溶液，并且沉积在直立在支架上的金刚石上。使溶液干燥20分钟。小尺寸的金刚石增加了DCM溶剂的干燥时间。将双(4-碘苯基)重氮甲烷)涂覆的金刚石在150℃下加热10分钟的时间段。金刚石在甲苯中超声处理1小时，并且随后冲洗。

分析

在图12中示出XPS数据。在金刚石的三个不同部分与未官能化的对照上进行XPS。对照实验显示没有碘覆盖范围。修饰的金刚石具有可检测的碘。在单个样品表面上存在与化学吸附与物理吸附化合物的比率有关的一些变化性。碘信号的这些差异归因于样品形貌。金刚石的一些区域可能由于其形状和与热板的小接触面积而没有被适当地加热。然而，强化学吸附的碘信号是单晶宝石金刚石官能化的第一个证明。

实施例5：反应和冲洗循环

样品制备

为了形成双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面，进行与实施例1使用的那些类似的程序，但具有以下记录的差异。对于“样品5.1至样品5.5”，制备在二氯甲烷(DCM，100μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的1％w/v溶液。使样品干燥，并且加热样品，然后加热样品。将所有样品在二氯甲烷中超声处理5分钟并且冲洗。然后将样品5.2至样品5.5进行另一个循环的沉积、加热和超声处理。继续该模式，使得样品1进行1个循环，并且样品5.5已经经历5个循环。

分析

在样品5.1至样品5.5中的每一个的三个不同部分进行XPS。在每种情况下，用XPS探测晶片上的三个不同点。图13显示出结果并且证明单个循环可以提供良好的官能化。碘信号的差异归因于用于结合的可及位点的样品间变化性，而不是单个循环后的不完全覆盖范围。

实施例6：温度变化

样品制备

为了形成双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面，进行与实施例1使用的那些类似的程序，但具有以下记录的差异。根据采用的温度(120、130、140、150、160、170、180)命名样品。制备在二氯甲烷(DCM，100μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的1％w/v溶液，并且沉积在晶片上。使溶液干燥，并且加热样品至规定的温度。将所有样品在二氯甲烷中超声处理60分钟并且冲洗。

分析

未发现温度是对于覆盖范围或方法发展的可靠控制。适于引起反应的所有温度都成功地将金刚石表面官能化。观察到两个异常。在图14A中，物理吸附的特征用橙色箭头记录。在130℃和170℃观察到这些特征。物理吸附的特征归因于不充分的冲洗。图14B显示出样品在各种温度下产生的覆盖范围。

实施例7：反应时间变化

为了形成双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面，进行与实施例1使用的那些类似的程序，但具有以下记录的差异。制备在二氯甲烷(DCM，500μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的0.2％w/v溶液，并且沉积在晶片上。使其干燥5分钟。重复滴铸以确保高覆盖范围，并且再干燥5分钟。然后将样品在热板上在160℃下烘烤以下时间：1分钟、5分钟、10分钟、20分钟。将所有样品在甲苯中超声处理30分钟。将甲苯更换为新鲜溶剂并且再超声处理30分钟以确保样品清洁。

分析

比较XPS谱的碘区域以评估覆盖范围。在图15中记录了化学吸附和物理吸附的双(4-碘苯基)重氮甲烷)的峰。反应较短的时间有利于物理吸附，而较长的时间有利于化学吸附。

实施例8：使用浸没基材的反应

为了形成双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面，制备在二氯甲烷(DCM，100μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的1％w/v溶液。将金刚石涂覆的晶片置于该溶液中。将该溶液在密封小瓶中在设定为160℃的热板处加热。由于压力增加，该反应可以以少量或在PARR型反应器中进行。加热20分钟后溶液失去颜色。图16显示出用于沉积双(4-碘苯基)重氮甲烷)的液滴涂布和浸没方法的示意性描绘。在固体-固体反应中，将干燥试剂施加至晶片表面并且加热。在固体-液体反应中，将试剂的溶液暴露于基材并且加热。

分析

在浸没的金刚石涂覆的晶片上有明显的化学吸附，但覆盖范围低于固体-固体方法。尽管固体-液体的覆盖范围低于固体-固体的情况，但存在其它机理在起作用，当碳烯试剂通过温度产生时，它会消耗碳烯试剂。溶剂与碳烯之间的副反应可以通过选择不同的溶剂(例如，不含烃的溶剂，如四氯甲烷)来避免。

实施例10：用环糊精分子官能化

样品制备

为了形成双(4-碘苯基)官能化的金刚石表面，进行与实施例1使用的那些类似的程序，但具有以下记录的差异。制备在二氯甲烷(DCM，100μL)中的双(4-碘苯基)重氮甲烷)(1mg，0.0022mmol)的1％w/v溶液，并且沉积在金刚石涂覆的晶片上。使其干燥5分钟。将样品在150℃下加热5分钟。在甲苯中进行超声处理1小时以去除残留的物质。通过重量分析制备10mg/mL的环糊精的水溶液。将环糊精溶液施加至修饰的金刚石涂覆的晶片和未修饰的金刚石涂覆的晶片上1分钟。在蒸馏水流下从晶片上冲洗溶液45秒。

分析

在每个样品的三个不同部分处进行XPS，比较双(4-碘苯基)重氮甲烷)处理的金刚石涂覆的晶片和未处理的金刚石涂覆的晶片与对照未修饰的金刚石涂覆的晶片上的环糊精覆盖范围。在每种情况下，用XPS探测晶片上的三个不同点。在双(4-碘苯基)重氮甲烷)处理的金刚石涂覆的晶片上确认碘信号。使用O1s信号作为环糊精覆盖范围的代表，因为环糊精是富氧分子，并且针对金刚石的强背景很难区分贡献的碳。在两个暴露环糊精的晶片上的O1s信号增强，这与冲洗后残留在两个表面上的环糊精一致。相对于未修饰的金刚石，双(4-碘苯基)重氮甲烷)的覆盖范围持续增加。每个样品上的点的示例性XPS谱在下面的图17中示出。示出了每个样品的O1sXPS区域的比较。在该实施例中，氧是环糊精覆盖范围的代表。未处理的金刚石具有基线氧强度。将环糊精暴露于未修饰的金刚石表面并且然后冲洗，产生较高的观察信号。修饰的金刚石具有最大的信号。在水流下冲洗样品45秒。

实施例11：制备双(4-金刚烷基)官能化的金刚石表面

样品制备

以下是用于官能化和测试双(4-金刚烷基)金刚石表面的实施例。

以下方案显示出双(4-金刚烷基)官能化的金刚石表面的形成：

接触角测试显示金刚石是疏水的，具有约65°的接触角。当将β-环糊精或锚中的每一种单独添加至金刚石表面时，注意接触角分别为61°和62°。用锚和β-环糊精涂覆的金刚石具有12°的低得多的接触角。以下说明：

实施例12：制备双(4-金刚烷基)官能化的金刚石表面

样品制备

以下是用于官能化和测试双(4-金刚烷基)金刚石表面的预示性实施例。

以下方案显示出双(4-金刚烷基)官能化的金刚石表面的形成：

简言之，为了形成双(4-金刚烷基)重氮甲烷官能化的金刚石表面，制备了在二氯甲烷(DCM，100μL)中的双(4-金刚烷基)重氮甲烷(1mg，0.00323mmol)的1％w/v(其中1％溶液相当于1克化合物/100mL溶液)溶液。此时，向双(4-金刚烷基)重氮甲烷溶液中添加金刚石涂覆的晶片或单晶金刚石。使溶剂蒸发5分钟至10分钟。此时，将金刚石涂覆的晶片的金刚石加热至120℃至180℃的温度持续5分钟至20分钟的时间段。然后将样品保持在甲苯溶液中并且超声处理10小时。或者，将样品预热至120℃至180℃，并且向其施加溶液，并且在超声处理之前在高温下干燥。无论如何，在清洁后，反应得到锚官能化的金刚石。

接触角测试应显示金刚石是疏水的，具有约60°的接触角。

为了用β-环糊精将悬垂的金刚烷基基团官能化，将锚官能化的金刚石置于>10mg/mL的β-环糊精的溶液中。将环糊精溶液施加至修饰的金刚石涂覆的晶片和未修饰的金刚石涂覆的晶片上1分钟。在蒸馏水流下从晶片上冲洗溶液45秒。

分析

在测试基材和未处理的暴露于β-环糊精的对照(其中没有进行用双(4-金刚烷基)重氮甲烷)处理)和未修饰的金刚石上进行XPS。数据的比较显示修饰的金刚石上的氧信号较高。因为金刚烷笼是根据环糊精的腔尺寸定制的，所以预期有较高的结合系数以产生更稳定和有弹性的环糊精涂层。

用水接触角分析β-环糊精的自组装。角度将根据基材上驻留的环糊精的量而减小。使用光学椭圆光度法测定分子涂覆后表面的折射率的变化。这将产生1nm至3nm的附加的膜厚度。主体官能化的金刚石的接触角是0°至15°。

然后进行污浊测试。将涂覆的金刚石和未涂覆的金刚石并排放置在戒托中。使用角谱评价工具(ASET)(一种用于检查金刚石的光学性能的标准化技术)在处理之前和之后比较金刚石。涂覆的金刚石上的积垢不能被ASET检测到(如图1C和图1E中所示)。在现实应用中对于人佩戴的戒指以及通过测试金刚石涂层抵御肥皂、灰尘、乳液和油的来评价污浊性能。清洁处理的金刚石和未处理的金刚石以去除不希望的和大的颗粒，并且在ASET上进行比较以评价由于吸附的灰尘和污垢而损失的火彩和亮度。在正常损耗一个月的过程中，主体涂覆的金刚石不会积累灰尘或油，如图1C和图1E中所示。然而，未处理的金刚石是污浊的，如图1D、图1F和图1G中所示。

实施例13：制备1,1'(双(4,1-亚苯基))双甲基金刚烷)官能化的金刚石表面

样品制备

以下是用于官能化和测试涂覆的金刚石表面的预示性实施例。

以下方案显示出金刚烷基官能化的金刚石表面的形成：

简言之，为了形成双(4-金刚烷基)重氮甲烷官能化的金刚石表面，制备了在二氯甲烷(DCM，100μL)中的1,1'((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双甲基金刚烷)(1mg)的1％w/v(其中1％溶液相当于1克化合物/100mL溶液)溶液。此时，向1,1'((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双甲基金刚烷)溶液中添加金刚石涂覆的晶片或单晶金刚石。使溶剂蒸发5分钟至10分钟。此时，将金刚石涂覆的晶片的金刚石加热至120℃至180℃的温度持续5分钟至20分钟的时间段。然后将样品保持在甲苯溶液中并且超声处理10小时。或者，将样品预热至120℃至180℃，并且向其施加溶液，并且在超声处理之前在高温下干燥。无论如何，在清洁后，反应得到锚官能化的金刚石。

接触角测试应显示金刚石是疏水的，具有约65°的接触角。

为了用β-环糊精将悬垂的金刚烷基基团官能化，将锚官能化的金刚石置于>10mg/mL的β-环糊精的溶液中。将环糊精溶液施加至修饰的金刚石涂覆的晶片和未修饰的金刚石涂覆的晶片上1分钟。在蒸馏水流下从晶片上冲洗溶液45秒。

分析

在测试基材和未处理的暴露于β-环糊精的对照(其中没有进行用1,1'((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双甲基金刚烷)处理)和未修饰的金刚石上进行XPS。数据的比较显示修饰的金刚石上的氧信号较高。因为金刚烷笼是根据环糊精的腔尺寸定制的，所以预期有较高的结合系数以产生更稳定和有弹性的环糊精涂层。

用水接触角分析β-环糊精的自组装。角度将根据基材上驻留的环糊精的量而减小。使用光学椭圆光度法测定分子涂覆后表面的折射率的变化。这将产生1nm至3nm的附加的膜厚度。主体官能化的金刚石的接触角是0°至10°。

然后进行污浊测试。将涂覆的金刚石和未涂覆的金刚石并排放置在戒托中。使用角谱评价工具(ASET)(一种用于检查金刚石的光学性能的标准化技术)在处理之前和之后比较金刚石。涂覆的金刚石上的积垢不能被ASET检测到(如图1C和图1E中所示)。在现实应用中对于人佩戴的戒指以及通过测试金刚石涂层抵御肥皂、灰尘、乳液和油的来评价污浊性能。清洁处理的金刚石和未处理的金刚石以去除不希望的和大的颗粒，并且在ASET上进行比较以评价由于吸附的灰尘和污垢而损失的火彩和亮度。在正常损耗一个月的过程中，主体涂覆的金刚石不会积累灰尘或油，如图1C和图1E中所示。然而，未处理的金刚石是污浊的，如图1D、图1F和图1G中所示。

实施例14：制备官能化的地板表面

样品制备

以下是用于官能化和测试涂覆的地板表面的预示性实施例。以下方案显示了形成具有可再生的抗微生物官能化的环糊精的金刚烷基官能化的地板表面：

简言之，为了形成双(4-金刚烷基)重氮甲烷官能化的表面，制备了在二氯甲烷(DCM，100μL)中的1,1'((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双甲基金刚烷)(1mg)的1％w/v(其中1％溶液相当于1克化合物/100mL溶液)溶液。此时，将1,1'((重氮亚甲基)双(4,1-亚苯基))双甲基金刚烷)溶液放置在部分地板上。使溶剂蒸发5分钟至10分钟。此时，将表面加热至120℃至180℃的温度持续5分钟至20分钟的时间段。然后将样品保持在甲苯溶液中并且超声处理10小时。或者，将样品预热至120℃至180℃，并且向其应用溶液，并且在超声处理之前在高温下干燥。

或者，使用以下程序使用8-羟基喹啉制备抗微生物地板表面：

两个表面均对大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus Aureus)提供抗微生物活性。

实施例15：可逆官能化表面的制备

样品制备

以下是用于官能化和测试涂覆的金刚石表面的预示性实施例。使用与实施例12中公开的那些类似的条件官能化金刚石表面。如以下所示，在官能化之后，酰胺键被裂解以显露缺少任何可检测的表面涂层的金刚石。

Claims (46)

1.分子涂覆的表面，其包含式I：

其中

S表示表面并且–A(-X)_m表示分子涂层；

A是共价键合至S的锚部分；

X是键合至A的悬垂部分；

m是1至5的整数；以及

其中所述涂覆的表面具有与涂覆之前的表面不同的物理性质和/或化学性质；

其中所述表面不是宝石的表面。

2.如权利要求1或2所述的分子涂覆的表面，其中-A(-X)_m由以下结构表示：

其中

表示与S的键。

3.如权利要求2所述的分子涂覆的表面，其中所述分子涂覆的表面包含主体分子。

4.如权利要求3所述的分子涂覆的表面，其中所述主体分子是β-环糊精。

5.如权利要求1至4中任一项所述的分子涂覆的表面，其中：

A由式AI和/或式AII表示：

其中

其中*表示与X或X'的键；

表示与S的键；

R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚；以及

X和X'各自是独立地选自以下的部分：-H、-OH、金刚烷基、碘-(-I)、硝基-(-NO₂)、萘基、蒽基、全氟辛酸、焦宁Y、焦宁B、碳硼烷基、二茂铁基、偶氮苯、三环辛基和全氟辛基、抗微生物剂、染料、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚，其中任一种可经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化；

t是0至5的整数；以及

u和v各自独立地是0至10的整数。

6.如权利要求5所述的分子涂覆的表面，其中R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、C₁至C₆烷基、羟基、卤素和–OCH₃。

7.如权利要求5或6所述的分子涂覆的表面，其中X或X'中的一个或多个由以下结构表示：

8.如权利要求5至7中任一项所述的分子涂覆的表面，其中X或X'中的一个或多个由以下结构表示：

9.如权利要求7或8所述的分子涂覆的表面，其中t是0或1。

10.如权利要求1至9中任一项所述的分子涂覆的表面，其中X或X'部分中的一个或多个被构造成容纳在任选官能化的环糊精的孔中，所述环糊精任选地用抗微生物剂或染料官能化。

11.如权利要求1至9中任一项所述的分子涂覆的表面，其中X或X'部分中的一个或多个被构造成容纳在任选官能化的环糊精的孔中，所述环糊精任选地用选自以下的基团官能化：-H、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚，其中任一种可经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化。

12.如权利要求10或11所述的分子涂覆的表面，其中所述任选取代的环糊精选自α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精。

13.如权利要求1至12中任一项所述的分子涂覆的表面，其中X或X'部分中的一个或多个被构造成通过包合络合物的形成而结合至主体。

14.如权利要求13所述的分子涂覆的表面，其中所述任选取代的环糊精由以下结构表示：

其中

p是1至8的整数；以及

R₁₄、R₁₅和R₁₆中的每一个独立地选自-H、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团、聚醚、染料、治疗剂和抗微生物剂，其中任一种可经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化。

15.如权利要求1至14中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述表面是木材、金属、石头或塑料。

16.如权利要求1至14中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述表面是适于进行酶联免疫吸附测定(ELISA)测定法的底物。

17.如权利要求1至14中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述表面是地板、墙或台面。

18.如权利要求1至14中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述表面是塑料表面。

19.如权利要求1至14中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述表面是玻璃表面。

20.如权利要求1至14中任一项所述的分子涂覆的表面，其中A经由可分解的键键合至S。

21.如权利要求1至14中任一项所述的分子涂覆的表面，其中A经由可分解的键键合至X。

22.如权利要求1所述的分子涂覆的表面，其中A经由永久键键合至S，并且X经由可分解的键键合至A。

23.包含共价连接至表面的锚和结合剂的涂覆的表面，其中所述锚包含可逆地结合至所述结合剂的悬垂的结合部分。

24.如权利要求23所述的分子涂覆的表面，其中所述结合剂赋予所述涂覆的表面不同于涂覆之前的表面的所需性质。

25.分子涂覆的表面，其包括：

结合至锚官能团的表面，所述锚官能团包含悬垂的客体部分；

经由所述锚分子的所述悬垂的客体部分结合至所述锚的主体分子；

其中所述主体分子赋予所述涂覆的表面以表面性质。

26.如权利要求25所述的分子涂覆的表面，其中由所述主体分子赋予所述涂覆的表面的所述表面性质与未涂覆时表面具有的表面性质不同。

27.如权利要求25或26所述的分子涂覆的表面，其中赋予所述表面的所述表面性质是亲水性或疏水性。

28.如权利要求25至27中任一项所述的分子涂覆的表面，其中赋予所述表面的所述表面性质是抗微生物活性。

29.如权利要求25至28中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述表面是宝石表面、适于进行酶联免疫吸附测定(ELISA)测定法的底物、塑料表面、地板、墙或台面。

30.如权利要求25至29中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述锚与所述表面之间的连接是共价键。

31.如权利要求30所述的分子涂覆的表面，其中所述锚与所述表面之间的共价键是可分解的。

32.如权利要求25至31中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述锚与所述悬垂的客体部分之间的连接是共价键。

33.如权利要求32所述的分子涂覆的表面，其中所述锚与所述悬垂的客体部分之间的共价键是可分解的。

34.如权利要求25至33中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述悬垂的客体部分是金刚烷基基团。

35.如权利要求25至34中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述主体分子是任选官能化的环糊精。

36.如权利要求25至35中任一项所述的分子涂覆的表面，其中所述主体分子是β-环糊精。

37.如权利要求35或36所述的分子涂覆的表面，其中所述环糊精被亲水部分、疏水部分或两亲性部分、抗微生物剂、治疗剂、染料、核苷酸、蛋白质和酶中的一种或多种官能化。

38.如权利要求25至37中任一项所述的分子涂覆的表面，其中多于一个的主体分子结合至所述表面。

39.如权利要求25至37中任一项所述的分子涂覆的表面，其中基于位于所述主体分子上的客体位点的尺寸选择所述主体分子，并且选择所述锚的所述客体部分以配合在所述主体分子的所述客体位点内。

40.包括涂层和表面的分子涂覆的表面，所述分子涂覆的表面由式II表示：

其中

S表示所述表面并且所述涂层包含–A(-X)_m；

A是共价键合至S的锚部分；

X是共价键合至A的客体部分并且被构造成结合至主体分子；

m是1至5的整数；

Y是所述主体分子；

q是1至5的整数；

其中所述分子涂覆的表面被构造成赋予所述涂覆的表面所需的表面性质。

41.如权利要求40所述的分子涂覆的表面，其中：

A由式AI和/或式AII表示：

其中

其中*表示与X或X'的键；

表示与S的键；

R₅、R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂独立地选自-H、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₆炔基、C₁至C₆烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₆卤代烷基、C₁至C₆卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二-取代的胺(C₁至C₆烷基)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚；以及

X和X'各自是独立地选自以下的部分：-H、-OH、金刚烷基、碘-(-I)、硝基-(-NO₂)、萘基、蒽基、全氟辛酸、焦宁Y、焦宁B、碳硼烷基、二茂铁基、偶氮苯、三环辛基和全氟辛基、抗微生物剂、染料、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团和聚醚，其中任一种可经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化；

t是0至5的整数；以及

u和v各自独立地是0至10的整数。

42.如权利要求40或41所述的分子涂覆的表面，其中

Y由以下结构表示：

其中

p是1至8的整数；以及

R₁₄、R₁₅和R₁₆中的每一个独立地选自-H、被卤素或羟基基团任选取代的C₁至C₁₀烷基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀烯基、被卤素或羟基任选取代的C₁至C₁₀炔基、C₁至C₁₀烷氧基、羟基、卤素、C₁至C₁₈卤代烷基、C₁至C₁₀卤代烷氧基、单-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二-取代的胺(C₁至C₁₀烷基)(其中C₁至C₁₀烷基被卤素或羟基基团任选取代)、二氨基基团、聚氨基、二醚基团、聚醚、染料、治疗剂和抗微生物剂，其中任一种可经由醚键、胺键、酯键、酰胺键、硅烷醇键或碳键对环糊精官能化。

43.制造前述权利要求中任一项所述的分子涂覆的表面的方法，所述方法包括：

使锚试剂与所述表面反应以提供具有锚的涂覆的表面。

44.如权利要求43所述的方法，还包括用悬垂的官能团官能化锚前体以提供所述锚试剂。

45.如权利要求43或44所述的方法，还包括将主体结合至所述锚的客体。

46.使用权利要求1至42中任一项所述的分子涂覆的表面的方法，所述方法包括：

将所述分子涂覆的表面暴露于污浊、微生物、患有待治疗疾病的患者或分析物。

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