KR20210118100A

KR20210118100A - 분자상 코팅 및 그의 제조 및 사용 방법

Info

Publication number: KR20210118100A
Application number: KR1020217025391A
Authority: KR
Inventors: 쟝 두셋; 하이디 레나테 맥마흔; 제임스 나탄 호만; 문희 김
Original assignee: 글리슨 엘엘씨
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-09-29
Also published as: WO2020150109A1; BR112021013795A2; AU2020208176A1; EP3911197A4; AU2020208176B2; EP3911197A1; JP2022517124A; US20210403725A1; CA3126152A1; MX2021008311A; CN113613525A

Abstract

분자상으로 코팅된 표면, 표면을 코팅하는 방법, 및 표면 상의 코팅을 사용하는 방법이 본원에 개시된다. 일부 실시양태에서, 코팅된 표면은 보석 상의 흠의 회피, 표면 상의 항미생물 활성 부여, 표면에의 치료적 특성의 부여, 분석물의 검출, 표면의 색상의 변화, 및 또는 표면의 물리적 및/또는 화학적 특성의 변화를 위한 적용에서 유용하다.

Description

분자상 코팅 및 그의 제조 및 사용 방법

참조로 포함된 우선권 출원

본 출원은 2019년 1월 14일에 출원된 미국 가출원 번호 62/792,125에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 이 가출원은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.

분야

본 개시내용은 일반적으로 분자상 코팅, 그를 제조하는 방법, 및 그를 사용하는 방법에 관한 것이다.

표면은 시간의 경과에 따라 먼지 및 먼지층, 미생물, 및 다른 원치 않는 물질을 끌어당길 수 있다.

본 개시내용은 일반적으로 분자상 코팅, 그를 제조하는 방법 및 그를 사용하는 방법에 관한 것이다. 분자상 코팅은 오일, 먼지, 및 먼지층에 저항할 수 있으며, 플라스틱, 목재, 석재, 금속, 골, 에나멜, 자기, 세라믹과 같은 다른 표면에서 박테리아, 바이오필름, 오일, 먼지, 및 먼지층에 저항하고 그의 제거를 용이하게 하기 위해 다른 물질에 적용될 수 있다. 추가적으로, 이러한 코팅은 축적을 방지하거나 또는 축적물의 제거를 용이하게 하거나 또는 추가의 화학적 관능기를 표면에 부착시키기 위해 적용될 수 있다. 본원에 개시된 일부 실시양태는 코팅된 표면 및 표면을 위한 코팅에 관한 것이다. 본원에 개시된 일부 실시양태는 표면을 위한 분자상 코팅, 표면을 코팅하는 방법, 및 하기 중 하나 이상을 달성하기 위해 표면 코팅을 사용하는 방법에 관한 것이다: 항미생물 효과, 신호 증강된 감지, 약물 용리, 치료제의 제어 방출, 식품 또는 음료 포장, 촉매 시스템으로서, 검출을 위해, 및/또는 표면 상의 물질 축적에 저항하기 위해. 일부 실시양태에서, 시스템 및 코팅은 하기 적용 중 어느 하나에 사용될 수 있다: 관능성 분자와의 혼합을 통해 또는 앵커를 함유하는 관능성 오일을 용해시킴으로써 플라스틱에 혼입된 플라스틱 코팅으로서, 목재 또는 목재-함유 복합재의 관능화에 의한 또는 앵커를 함유하는 관능성 오일의 목재로의 용해에 의한 목재 코팅으로서, 보석 코팅으로서 (예를 들어, 보석의 흐릿해짐, 먼지 및 먼지층의 축적 등에 저항하기 위해), 항미생물 표면 (및/또는 항박테리아, 항진균, 살곤충, 항바이러스, 항발암성 코팅)으로서, 용액과 표면 사이의 상호작용을 재생성 코팅으로 차단함으로써 생물오손을 방지하기 위해 (예를 들어 바이오필름의 축적에 대한 생물반응기 또는 발효기의 부동태화를 위해), 신호-증강된 감지 (예를 들어, 생체분자, 미생물, 분석물 등의 진단용 감지)를 위해, 펩티드, 호르몬, 단백질, 및 항체의 정량화를 위해 설계된 검정 기술인 후속 ELISA (효소-연결 면역흡착 어세이)를 위한 단백질 및 항체의 비-공유 표면 부착을 위한 직접-포획 표면으로서; 약물 용리 표면 (예를 들어, 카테터, 스텐트 등에 사용하기 위해), 치료제 (예를 들어, 성장 인자 분자, 특정한 단백질, 항염증제, 항산화제 등)의 제어 방출을 위한 상처 접촉 코팅으로서, 환경 제어 시스템 (예를 들어, 냄새, 수분 등)으로서, 식품 또는 음료 포장 시스템으로서 (예를 들어, 향미-분산, 산화방지제-제어, 표면-습윤 제어), 및/또는 촉매 표면 코팅으로서 (예를 들어, 고효율 합성, 중합, 분해, 산화, 환원 등을 위해), (예를 들어, 광학, 기하 및 구조 이성질체 등의) 크로마토그래피 분리 또는 검출을 위해, 노출된 표면 (예를 들어, 고층건물 창문, 태양광 패널, 윈드스크린, 선글라스, 휴대폰 및 태블릿 디바이스)에 있어서의 표면의 청정화를 용이하게 하기 위해.

일부 실시양태에서, 분자상으로 코팅된 표면이 제공된다. 일부 실시양태에서, 표면은 화학식 I을 포함한다:

일부 실시양태에서, S는 표면을 나타내고, -A(-X)_m은 분자상 코팅을 나타낸다. 일부 실시양태에서, A는 S에 결합된 앵커 모이어티이다. 일부 실시양태에서, A는 공유 결합, 이온 결합을 통해, 복합체화 등을 통해 S에 결합된다. 일부 실시양태에서, X는 A에 결합된 펜던트 모이어티이다. 일부 실시양태에서, m은 1 내지 5의 정수이다. 일부 실시양태에서, 코팅된 표면은 코팅 전의 표면과 상이한 물리적 특성 및/또는 화학적 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, S는 보석 표면이다. 다른 실시양태에서, S는 보석 표면이 아니다.

일부 실시양태에서, -A(-X)_m은 하기 구조에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태에서,

는 S와의 결합을 지시한다.

일부 실시양태에서, 분자상으로 코팅된 표면은 호스트 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 β-시클로덱스트린이다.

일부 실시양태에서, A는 화학식 AI 및/또는 AII에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태에서, *는 X 또는 X'과의 결합을 지시한다. 일부 실시양태에서,

는 S와의 결합을 지시한다. 일부 실시양태에서, R₅, R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁, 및 R₁₂는 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₆ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, X 및 X'은 각각 -H, -OH, 아다만틸, 아이오도- (-I), 니트로- (-NO₂), 나프틸, 안트라세닐, 퍼플루오로옥탄산, 피로닌 Y, 피로닌 B, 카르보라닐, 페로세닐, 아조벤젠, 트리시클로옥틸, 및 퍼플루오로옥틸, 항미생물제, 염료, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 독립적으로 선택되는 모이어티이며, 이들 중 임의의 하나는 에테르, 아민, 에스테르, 아미드, 실란올, 또는 탄소 결합을 통해 시클로덱스트린에 관능화될 수 있다. 일부 실시양태에서, t는 0 내지 5의 정수이다. 일부 실시양태에서, u 및 v는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이다.

일부 실시양태에서, R₅, R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁, 및 R₁₂는 독립적으로 -H, C₁ 내지 C₆ 알킬, 히드록실, 할로겐, 및 -OCH₃으로부터 선택된다.

일부 실시양태에서, X 또는 X' 중 하나 이상은 하기 구조에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태에서, t는 0 또는 1이다. 일부 실시양태에서, X 또는 X' 모이어티 중 하나 이상은, 항미생물제, 치료제, 단백질, 뉴클레오티드, 효소, 또는 염료로 임의로 관능화되는, 임의로 관능화된 시클로덱스트린의 중공에 수용되도록 구성된다.

일부 실시양태에서, X 또는 X' 모이어티 중 하나 이상은, -H, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택되며, 이들 중 임의의 하나는 에테르, 아민, 에스테르, 아미드, 실란올, 또는 탄소 결합을 통해 시클로덱스트린에 관능화될 수 있는 것인 기로 임의로 관능화되는, 임의로 관능화된 시클로덱스트린의 중공에 수용되도록 구성된다.

일부 실시양태에서, 임의로 치환된 시클로덱스트린은 α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, 및 γ-시클로덱스트린으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, X 또는 X' 모이어티 중 하나 이상은 포접 복합체의 형성을 통해 호스트에 결합하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 임의로 치환된 시클로덱스트린은 하기 구조에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태에서, p는 1 내지 8의 정수이다. 일부 실시양태에서, 각각의 R₁₄, R₁₅, 및 R₁₆은 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 폴리에테르-, 염료, 치료제, 및 항미생물제로부터 선택되며, 이들 중 임의의 하나는 에테르, 아민, 에스테르, 아미드, 실란올, 또는 탄소 결합을 통해 시클로덱스트린에 관능화될 수 있다.

일부 실시양태에서, 표면은 알렉산드라이트, 애머시스트, 아쿠아마린, 시트린, 다이아몬드, 에메랄드, 가넷, 비취, 라피스 라줄리, 문스톤, 모르가나이트, 오닉스, 오팔, 파라이바, 진주, 페리도트, 루벨라이트, 루비, 사파이어, 스피넬, 탄자나이트, 토파즈, 토르말린, 터키석, 및 지르콘으로 이루어진 군으로부터 선택된 보석의 표면이다. 일부 실시양태에서, 표면은 효소-연결 면역흡착 어세이 (ELISA) 검정을 수행하는데 적합한 기재이다. 일부 실시양태에서, 표면은 바닥, 벽, 또는 작업대 상판이다. 일부 실시양태에서, 표면은 플라스틱 표면이다. 일부 실시양태에서, 표면은 유리 표면이다.

일부 실시양태에서, A는 분해성 결합을 통해 S에 결합된다. 일부 실시양태에서, A는 분해성 결합을 통해 X에 결합된다. 일부 실시양태에서, A는 영구적 결합을 통해 S에 결합되고, X는 분해성 결합을 통해 A에 결합된다.

일부 실시양태는 표면에 공유 연결된 앵커 및 결합 작용제를 포함하며, 여기서 앵커는 결합 작용제에 가역적으로 결합하는 펜던트 결합 부분을 포함하는 것인 코팅된 표면에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 결합 작용제는 코팅 전의 표면과 상이한 목적하는 특성을 코팅된 표면 상에 부여한다.

일부 실시양태는 앵커 관능기에 결합된 표면을 포함하며, 상기 앵커 관능기는 펜던트 게스트 부분을 포함하는 것인 분자상으로 코팅된 표면에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 앵커 분자의 펜던트 게스트 부분을 통해 앵커에 결합된다.

일부 실시양태에서, 호스트 분자는 코팅된 표면 상에 표면 특성을 부여한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자에 의해 코팅된 표면 상에 부여되는 표면 특성은 표면이 코팅되지 않았을 때 갖는 것과 상이한 표면 특성이다. 일부 실시양태에서, 표면 상에 부여되는 표면 특성은 친수성 또는 소수성이다. 일부 실시양태에서, 표면 상에 부여되는 표면 특성은 항미생물 활성이다. 일부 실시양태에서, 표면은 보석 표면, 효소-연결 면역흡착 어세이 (ELISA) 검정을 수행하는데 적합한 기재, 플라스틱 표면, 바닥, 벽, 또는 작업대 상판이다.

일부 실시양태에서, 앵커와 표면 사이의 연결은 공유 결합이다. 일부 실시양태에서, 앵커와 표면 사이의 공유 결합은 분해성이다. 일부 실시양태에서, 앵커와 펜던트 게스트 부분 사이의 연결은 공유 결합이다. 일부 실시양태에서, 앵커와 펜던트 게스트 부분 사이의 공유 결합은 분해성이다.

일부 실시양태에서, 펜던트 게스트 부분은 아다만틸 기이다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 임의로 관능화된 시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 베타-시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린은 친수성 모이어티, 소수성 모이어티, 또는 친양쪽성 모이어티, 항미생물제, 치료제, 염료, 뉴클레오티드, 단백질, 및 효소 중 하나 이상으로 관능화된다. 일부 실시양태에서, 하나 초과의 호스트 분자가 표면에 결합된다.

일부 실시양태에서, 호스트 분자는 호스트 분자 상에 위치하는 게스트 자리의 크기에 기반하여 선택되고, 앵커의 게스트 부분은 호스트 분자의 게스트 자리 내에 들어맞도록 선택된다.

일부 실시양태는 화학식 II에 의해 나타내어진, 코팅 및 표면을 포함하는 분자상으로 코팅된 표면에 관한 것이다:

일부 실시양태에서, S는 표면을 나타내고, 코팅은 -A(-X)_m을 포함한다. 일부 실시양태에서, A는 S에 공유 결합된 앵커 모이어티이다. 일부 실시양태에서, X는 A에 공유 결합되며 호스트 분자에 결합하도록 구성된 게스트 모이어티이다. 일부 실시양태에서, m은 1 내지 5의 정수이다. 일부 실시양태에서, Y는 호스트 분자이다. 일부 실시양태에서, q는 1 내지 5의 정수이다. 일부 실시양태에서, 분자상으로 코팅된 표면은 코팅된 표면 상에 목적하는 표면 특성을 부여하도록 구성된다.

일부 실시양태에서, Y는 하기 구조에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태는 앵커 시약을 표면과 반응시켜 앵커를 갖는 코팅된 표면을 제공하는 것을 포함하는, 분자상으로 코팅된 표면을 제조하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 방법은 앵커 전구체를 펜던트 관능기로 관능화시켜 앵커 시약을 제공하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 방법은 호스트를 앵커의 게스트에 결합시키는 것을 포함한다.

일부 실시양태에서, 사용 방법이 개시된다. 일부 실시양태에서, 방법은 오염, 미생물, 치료할 질환을 앓고 있는 환자, 또는 분석물에 분자상으로 코팅된 표면을 노출시키는 것을 포함한다.

일부 실시양태에서, 코팅된 보석이 제공된다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 보석의 표면 상의 이물질 (먼지, 먼지층, 지문, 얼룩, 오일 등)의 축적에 저항성이 있다. 일부 실시양태에서, 코팅은 보석 표면에 결합된 앵커 관능기 및 별개의 호스트 분자를 포함하는 다중-파트 (예를 들어, 2-파트) 시스템이다. 일부 실시양태에서, 앵커 관능기는 보석의 표면에 대한 영구적 연결기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 관능기는 하나 이상의 펜던트 게스트 모이어티 (예를 들어, 복수의 게스트 모이어티)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 게스트 모이어티 (예를 들어, 게스트)는 별개의 호스트 분자와 상호작용한다. 일부 실시양태에서, 호스트-게스트 단위는 보석 (예를 들어, 코팅된 보석)에 대해 목적하는 표면 특성을 갖는 보석을 위한 코팅을 제공한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 코팅된 보석의 표면 특성이 코팅되지 않은 보석과 상이하도록 코팅된 보석 상에 상이한 표면 특성을 부여한다.

상기 기재된, 또는 본원의 다른 곳에 기재된 임의의 실시양태는 하기 특색 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 호스트 분자는 출발 보석 및/또는 앵커-관능화된 보석의 화학적 특성과 화학적으로 및/또는 물리적으로 상이한 표면 특성을 부여한다. 일부 실시양태에서, 호스트-게스트 단위는 코팅된 보석에 호스트 분자의 1종 이상의 표면 특성을 부여하므로, 호스트 분자를 변화시킴으로써, 다양한 표면 특성이 호스트-게스트 단위를 통해 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 친수성이고/거나 친수성 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, 호스트-게스트 단위에 의해 코팅된 보석 상에 부여되는 표면 특성은 친수성이다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석 (앵커-관능화된 보석 및 호스트를 포함함)은 보석에 비해 및/또는 앵커-관능화된 보석에 비해 증가된 친수성을 갖는다.

일부 실시양태에서, 앵커 분자와 보석의 표면 사이의 연결은 공유 결합이다. 일부 실시양태에서, 앵커의 펜던트 게스트 부분은 공간-채움 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 코팅의 호스트 부분은 게스트를 수용하고/거나 게스트 부분에 결합하도록 구성된 포켓 부분을 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커의 게스트 및 호스트 분자의 호스트는 함께 포접 복합체로서 결합한다. 일부 실시양태에서, 앵커의 게스트 및 호스트 분자의 호스트는 쿨롱 상호작용 및/또는 반 데르 발스 힘 중 하나 이상을 통해 함께 결합한다.

일부 실시양태에서, 게스트는 아다만틸 기이다. 일부 실시양태에서, 게스트는 임의로 치환된 아다만틸 기이다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 임의로 치환된 시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 β-시클로덱스트린이다.

다른 실시양태에서, 앵커-관능화된 보석의 앵커 부분은 공간-채움 결합 작용제 (게스트)를 수용하도록 구성된 포켓 모이어티 (예를 들어, 호스트)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 게스트 분자는 보석 상에 목적하는 특성을 부여한다.

일부 실시양태에서, 보석은 귀석 또는 반귀석이다. 일부 실시양태에서, 보석은 알렉산드라이트, 애머시스트, 아쿠아마린, 시트린, 다이아몬드, 에메랄드, 가넷, 유리, 비취, 라피스 라줄리, 문스톤, 모르가나이트, 오닉스, 오팔, 파라이바, 진주, 페리도트, 루벨라이트, 루비, 사파이어, 스피넬, 탄자나이트, 토파즈, 토르말린, 터키석, 지르콘 등으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 보석은 다이아몬드이다.

일부 실시양태는 화학식 I에 의해 나타내어진, 코팅 및 보석을 포함하는 코팅된 보석에 관한 것이다:

일부 실시양태에서, G는 보석을 나타내고, 코팅은 -A(-X)_m을 포함한다. 일부 실시양태에서, A는 G에 커플링된 앵커 모이어티이다. 일부 실시양태에서, X는 A에 공유 결합되며 호스트 분자에 결합하도록 구성된 게스트 모이어티이다. 일부 실시양태에서, m은 1 내지 5의 정수이다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 호스트로 관능화될 때 보석의 표면 상의 오일 및 먼지의 축적에 저항하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, G는 A에 영구적으로 커플링된다 (예를 들어, 공유 결합을 통해).

일부 실시양태에서, A는 화학식 AIII에 의해 나타내어진다:

여기서 "

"는 G와의 결합을 지시한다. 일부 실시양태에서, R₅, R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁, 및 R₁₂는 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₆ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택된다.

일부 실시양태에서, X는 하기 구조에 의해 나타내어진 게스트 모이어티이다:

여기서 *는 A와의 결합을 나타낸다. 일부 실시양태에서, t는 0 내지 5의 정수이다.

일부 실시양태에서, X는 하기 구조에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태에서, t는 0 또는 1이다.

일부 실시양태에서, 게스트 모이어티는 포접 복합체의 형성을 통해 호스트에 결합하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 게스트 모이어티는 시클로덱스트린의 중공 (예를 들어, 공동)에 수용되도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 게스트 모이어티는 시클로덱스트린의 중공에 존재하도록 하는 크기 또는 형상을 갖는다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린은 α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, 및 γ-시클로덱스트린으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 호스트 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 호스트는 임의로 치환된 시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 임의로 치환된 시클로덱스트린은 하기 구조에 의해 나타내어진다:

여기서 p는 1 내지 8의 정수이다. 일부 실시양태에서, 각각의 R₁₄, R₁₅, 및 R₁₆은 독립적으로 -H, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 할로겐, 및 폴리에테르로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린은 임의로 치환된 α-시클로덱스트린, 임의로 치환된 β-시클로덱스트린, 및 임의로 치환된 γ-시클로덱스트린으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 β-시클로덱스트린이다.

일부 실시양태에서, 보석은 알렉산드라이트, 애머시스트, 아쿠아마린, 시트린, 다이아몬드, 에메랄드, 가넷, 비취, 라피스 라줄리, 문스톤, 모르가나이트, 오닉스, 오팔, 파라이바, 진주, 페리도트, 루벨라이트, 루비, 사파이어, 스피넬, 탄자나이트, 토파즈, 토르말린, 터키석, 및 지르콘으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

일부 실시양태에서, 보석은 다이아몬드이고, -A(-X)_m은 하기 구조에 의해 나타내어진다:

여기서

는 G와의 결합을 지시한다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 호스트 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 β-시클로덱스트린이다.

일부 실시양태는 보석에 비가역적으로 연결된 앵커 및 결합 작용제를 포함하며, 여기서 앵커는 결합 작용제에 가역적으로 결합하는 펜던트 결합 부분을 포함하는 것인 코팅된, 내오성 보석에 관한 것이다.

일부 실시양태에서, 결합 작용제는 친수성이다. 일부 실시양태에서, 결합 작용제는 보석의 하나 이상의 표면 특성을 변화시키도록 구성되어 내오성을 제공한다.

일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 코팅 전의 보석의 접촉각보다 적어도 50˚ 더 낮은 물에 대한 접촉각을 갖는다.

일부 실시양태는 코팅된 보석에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 앵커 관능기를 갖는 보석을 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 관능기는 보석에 대한 연결기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 관능기는 펜던트 게스트 부분을 포함한다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 앵커 분자의 펜던트 게스트 부분을 통해 보석에 결합된 호스트 분자를 포함한다.

일부 실시양태에서, 호스트 분자는 보석 상에 표면 특성을 부여한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자에 의해 보석 상에 부여되는 표면 특성은 보석이 코팅되지 않았을 때 갖는 것과 상이한 표면 특성이다. 일부 실시양태에서, 보석 상에 부여되는 표면 특성은 친수성이다.

일부 실시양태에서, 보석은 다이아몬드이다.

일부 실시양태에서, 연결은 공유 결합이다.

일부 실시양태에서, 펜던트 게스트 부분은 아다만틸 기이다.

일부 실시양태에서, 호스트 분자는 시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린은 친수성 모이어티, 소수성 모이어티, 또는 친양쪽성 모이어티 중 하나 이상으로 관능화된다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 베타-시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 하나 초과의 호스트 분자가 앵커/게스트 단위에 결합한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 호스트 분자 상에 위치하는 게스트 자리의 크기에 기반하여 선택되고, 앵커의 게스트 부분은 호스트 분자의 게스트 자리 내에 들어맞도록 선택된다.

일부 실시양태는 화학식 II에 의해 나타내어진, 코팅 및 보석을 포함하는 코팅된 보석에 관한 것이다:

일부 실시양태에서, G는 보석을 나타내고, 코팅은 -A(-X)_m을 포함한다. 일부 실시양태에서, A는 G에 공유 결합된 앵커 모이어티이다. 일부 실시양태에서, X는 A에 커플링되며 호스트 분자에 결합하도록 구성된 게스트 모이어티이다. 일부 실시양태에서, X는 A에 공유 결합된 게스트 모이어티이다. 일부 실시양태에서, m은 1 내지 5의 정수이다. 일부 실시양태에서, Y는 호스트 분자이다. 일부 실시양태에서, q는 1 내지 5의 정수이다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 보석의 표면 상의 오일 및 먼지의 축적에 저항하도록 구성된다.

일부 실시양태에서, A는 화학식 AIII에 의해 나타내어진다:

여기서

는 G와의 결합을 지시한다. 일부 실시양태에서, R₅, R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁, 및 R₁₂는 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₆ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택된다.

일부 실시양태에서, Y는 하기 구조에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태에서, p는 1 내지 8의 정수이다. 일부 실시양태에서, 각각의 R₁₄, R₁₅, 및 R₁₆은 독립적으로 -H, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 할로겐, 및 폴리에테르로부터 선택된다.

일부 실시양태에서, 코팅된 보석은 주얼리 등급인 보석을 포함한다.

본원에 개시된 일부 실시양태는 본원에 개시된 바와 같은 코팅된 보석을 포함하는 주얼리 피스에 관한 것이다.

본원에 개시된 일부 실시양태는 코팅된 보석을 제조하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 앵커-게스트 시약을 보석과 반응시켜 펜던트 게스트 모이어티를 갖는 보석을 제공한다. 일부 실시양태에서, 펜던트 게스트 모이어티를 포함하는 보석을 호스트 분자에 노출시킨다.

본원에 개시된 일부 실시양태는 보석의 오염을 방지하거나 또는 지연시키는 방법에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석을 제공한다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석을 호스트 분자에 노출시켜 내오성 보석을 제공한다. 일부 실시양태에서, 내오성 보석의 사용 기간 후에 호스트 분자를 앵커-관능화된 보석에 재적용한다. 일부 실시양태에서, 내오성 보석의 사용 기간 후에 내오성 보석을 세척하여 잔류 호스트 분자를 제거한다. 일부 실시양태에서, 내오성 보석의 사용 기간 후에 호스트 분자를 재적용한다.

도 1a는 세팅에 의해 반지에 부착된 다이아몬드의 한 예시이다. 도 1b는 다른 탄소 원자에 결합된 탄소 원자를 포함하는 다이아몬드 결정 격자의 일부분의 도식이다.
도 1c-1g는 청정한 다이아몬드 및 오염된 다이아몬드의 사진 및 각도 스펙트럼 평가 도구 (ASET) 영상 및 SEM 영상이다. 도 1c 및 1e는 각각 청정한 다이아몬드의 사진 및 ASET 영상을 제시한다. 도 1d 및 1f는 각각 더러워진 다이아몬드의 사진 및 ASET 영상을 제시한다. 도 1g는 축적된 먼지 입자 및 먼지층이 있는 (화살표 참조), 오손된 다이아몬드의 대표 SEM 영상을 제시한다. 축척 막대는 2 mm 및 200 μm를 지시한다.
도 1h 및 1i는 통상적으로 청정화된 다이아몬드의 오염 (도 1h)에 대비하여, 본원의 여러 실시양태에 개시된 바와 같이 코팅된 다이아몬드의 오염 (도 1i)을 제시한다. 통상의 청정화 방법 (1h)과 개시된 코팅 접근법 (1i)의 비교로 제시된 바와 같이, 본원에 개시된 바와 같은 코팅 접근법은 시간의 경과에 따라 보석의 광학적 휘광을 유지한다.
도 2a-2d는 다이아몬드 표면 (도 2a), 앵커 분자로의 다이아몬드 표면의 관능화 (도 2b), 앵커 분자의 부분에 결합하는 결합 작용제 (예를 들어, 친수성 호스트)로의 앵커-관능화된 다이아몬드의 처리 (도 2c), 및 이와 같이 처리된 다이아몬드 표면 (도 2d)을 도시한다.
도 3a-3d는 다이아몬드 (도 3a), 앵커 분자로의 다이아몬드 표면의 관능화 (도 3b), 앵커 분자에 결합하는 친수성 작용제로의 관능화된 다이아몬드의 처리 (도 3c), 및 반지에 세팅되어 있는 이와 같이 처리된 다이아몬드 (도 3d)를 도시한다.
도 4a-c는 다이아몬드의 표면에 결합될 수 있는 앵커 분자를 위한 출발 물질의 한 실시양태 (도 4a), 앵커 분자의 부분에 결합하는 친수성 결합 작용제의 한 실시양태의 골격 구조 도식 (도 4b) 및 앵커 분자와 친수성 결합 작용제의 상호작용의 공간-채움 도식 (도 4c)을 제시한다.
도 5a-c는 앵커 분자의 한 실시양태 (도 5a), 친수성 결합 작용제의 한 실시양태의 도식 (도 5b), 및 호스트 모이어티를 갖는 앵커 분자 (좌측 패널)가 호스트 분자 (중앙 패널)와 상호작용하여 결합되어 있는 호스트-게스트 모이어티 (우측 패널; 부분도)를 제공하는 것을 제시하는 반응식 (도 5c)을 도시한다.
도 5d-5e는 다이아몬드에 관능화되는 앵커 분자를 제시하는 반응식 (도 5e) 및 호스트 모이어티를 갖는 도 5d의 모티프 (좌측 패널)가 호스트 분자 (중앙 패널)와 상호작용하여 결합되어 있는 호스트-게스트 관능화된 보석 (우측 패널)을 제공하는 것의 도식 (도 5e)을 도시한다.
도 6a-6d는 본원에 개시된 바와 같은 앵커-모이어티의 실시양태를 제시한다. 도 6a는 질소-기반의, 디아조- 부착 지점(606)을 제시하는, 가변 게스트 자리 (X, X')를 갖는 앵커 분자의 한 종류를 제시한다. 도 6b는 활성화된 음이온성 형태의 도 6a의 종류를 제시한다. 도 6c는 탄소 다이아몬드 표면에 결합된 앵커 분자의 한 실시양태를 제시한다. 도 6d는 시클로덱스트린 호스트에 결합되는 아다만틸 게스트 자리를 갖는 앵커 분자의 한 실시양태를 제시한다.
도 7a는 본원에 개시된 여러 비제한적 실시양태에 따른 다이아몬드를 관능화시키는 방법의 한 실시양태를 예시한다.
도 7b는 호스트 상의 반응성 기를 통한 게스트와 복합체화되어 있는 동안의 호스트의 관능화를 제시한다.
도 7c-d는 다양한 크기의 호스트 분자 및 상이한 게스트와 결합하는 그의 능력 (도 7c)을 제시하며, 이는 표면 상에 상이한 관능기를 제공하기 위해 활용될 수 있다 (도 7d).
도 8a-8h는 다이아몬드의 표면으로부터의 호스트 분자의 마모 및 호스트 분자로의 다이아몬드 표면의 재생을 도시한다. 도 8a는 앵커 분자로 비가역적으로 관능화된 다이아몬드 표면을 제시한다. 제시된 바와 같이, 다이아몬드의 특정 앵커 분자는 호스트 분자가 결여되어 있다. 도 8b는 도 8a의 다이아몬드 표면의 앵커의 호스트 분자에 대한 노출을 제시한다. 도 8c는 도 8b에서의 호스트 분자로의 처리 후의 도 8a의 다이아몬드 표면을 제시한다. 도 8d는 호스트 분자의 일부가 마모된 후의 도 8c의 다이아몬드 표면을 제시한다. 도 8e는 다이아몬드 표면으로부터의 호스트 분자의 제거를 제시한다. 도 8f는 모든 호스트 분자가 제거된 후의 도 8c의 다이아몬드 표면을 제시한다. 도 8g는 도 8f의 다이아몬드 표면의 앵커의 호스트 분자에 대한 노출을 제시한다. 도 8h는 모든 앵커가 호스트 분자로 관능화되어 있는 도 8f의 다이아몬드 표면을 제시한다.
도 9a-9d는 용액의 액적에 의한 코팅을 사용하는 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 (도 9a-c) 및 다이아몬드 (도 9d)의 관능화를 도시한다. 도 9a는 2가지 농도의 앵커-관능화 용액의 액적 코팅이 적용된 후의 웨이퍼를 제시한다. 도 9b는 앵커-관능화 용액의 증발 후의 웨이퍼를 제시한다. 도 9c는 웨이퍼의 헹굼을 제시한다. 도 9d는 2가지 농도의 앵커-관능화 용액으로 액적-코팅된 다이아몬드를 제시한다.
도 10a-10g는 앵커-관능화된 웨이퍼의 샘플의 X선 광전자 분광분석법 (XPS) 데이터를 제공한다.
도 11a 및 11b는 앵커 모이어티를 갖지 않는 대조군 다이아몬드 표면에 대비하여 관능화된 다이아몬드 표면의 XPS 오버레이를 제공한다.
도 12는 앵커 모이어티를 갖지 않는 대조군 다이아몬드 표면에 대비하여 관능화된 다이아몬드의 XPS 오버레이를 제시한다.
도 13은 기재를 관능화시키기 위해 앵커-관능화 작용제의 수회의 침착이 사용된 실험의 XPS 데이터를 제공한다.
도 14a-14b는 기재 상의 앵커 관능기의 침착 동안 다양한 온도가 사용된 실험의 XPS 데이터 오버레이를 제시한다.
도 15는 앵커 관능기의 침착 동안 다양한 반응 시간이 사용된 실험의 XPS 데이터 오버레이를 제시한다.
도 16은 앵커 관능기의 침착 동안 액적 코팅 또는 액침이 사용된 실험의 개략도를 제시한다.
도 17은 앵커-코팅된 표면을 처리하기 위해 호스트 관능기가 사용된 실험의 XPS 데이터 오버레이를 제시한다.
도 18은 본원에 개시된 바와 같은 코팅이 다중파트 밴드의 서브-피스에 적용된 반지를 도시하며, 여기서 보석(1)이 세팅(2)에 부착되고, 보다 작은 다이아몬드(3)가 밴드(4)에 부착된다. 코팅은 앵커 부착 방법 및 시클로덱스트린-정체 둘 다에 의해 조정될 수 있다. 시클로덱스트린 파트너를 필요로 할 수 있거나 또는 필요로 하지 않을 수 있는 금속 또는 세라믹 표면에 대안적 코팅이 적용될 수 있다.
도 19a-d는 본원에 개시된 바와 같은 특정 실시양태를 나타낸다. 도 19a 및 19b는 중합체 쇄를 제공하고, 도 19c 및 19d는 이블록 공중합체 쇄를 나타낸다. 청색 가닥은 호스트 분자에 대해 적합한 게스트 분자로 관능화된 중합체를 나타낸다. 시클로덱스트린 또는 다른 호스트 분자가 용액으로부터 청색 중합체에 결합한다.

본원에 개시된 일부 실시양태는 표면을 위한 분자상 코팅, 표면을 코팅하는 방법, 및 하기 중 하나 이상을 달성하기 위해 표면 코팅을 사용하는 방법에 관한 것이다: 항미생물 효과, 신호 증강된 감지, 약물 용리, 치료제의 제어 방출, 식품 또는 음료 포장, 촉매 시스템으로서, 검출을 위해, 및/또는 표면 상의 물질 축적에 저항하기 위해. 일부 실시양태에서, 시스템 및 코팅은 하기 적용 중 어느 하나에 사용될 수 있다: 보석 코팅으로서 (예를 들어, 보석의 흐릿해짐, 먼지 및 먼지층의 축적 등에 저항하기 위해), 항미생물 표면 (및/또는 항박테리아, 항진균, 살곤충, 항바이러스, 항발암성 코팅)으로서, 용액과 표면 사이의 상호작용을 재생성 코팅으로 차단함으로써 생물오손을 방지하기 위해, 신호-증강된 감지 (예를 들어, 생체분자, 미생물, 분석물 등의 진단용 감지)를 위해, 펩티드, 호르몬, 단백질, 및 항체의 정량화를 위해 설계된 검정 기술인 후속 ELISA (효소-연결 면역흡착 어세이)를 위한 단백질 및 항체의 비-공유 표면 부착을 위한 직접-포획 표면으로서; 약물 용리 표면 (예를 들어, 카테터, 스텐트 등에 사용하기 위해), 치료제 (예를 들어, 성장 인자 분자, 특정한 단백질, 항염증제, 항산화제 등)의 제어 방출을 위한 상처 접촉 코팅으로서, 환경 제어 시스템 (예를 들어, 냄새, 수분 등)으로서, 식품 또는 음료 포장 시스템으로서 (예를 들어, 향미-분산, 산화방지제-제어, 표면-습윤 제어), 및/또는 촉매 표면 코팅으로서 (예를 들어, 고효율 합성, 중합, 분해, 산화, 환원 등을 위해), (예를 들어, 광학, 기하 및 구조 이성질체 등의) 크로마토그래피 분리 또는 검출을 위해, 노출된 표면 (예를 들어, 고층건물 창문, 태양광 패널, 윈드스크린, 선글라스, 휴대폰 및 태블릿 디바이스)에 있어서의 표면의 청정화를 용이하게 하기 위해.

일부 실시양태에서, 분자상 코팅은 앵커 분자 및 호스트 분자를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 호스트 분자와 상호작용하고/거나 그와 결합하는 하나 이상의 게스트 관능기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 표면의 물리적 특성을 변경시킨다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 소수성 표면은 친수성 호스트 분자를 사용하여 친수성 표면으로 전환될 수 있다. 반대로, 일부 실시양태에서, 친수성 표면은 소수성 호스트 분자를 사용하여 소수성 표면으로 전환될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다양한 게스트 또는 호스트 분자의 선택을 통해 혼합 표면 (친수성, 친양쪽성, 또는 소수성)이 달성될 수 있다.

일부 실시양태에서, 분자상 코팅은 앵커를 포함하며, 호스트가 결여되어 있다 (및/또는 호스트가 존재하지 않고/거나 요구되지 않음). 다시 말해서, 일부 실시양태에서, 앵커가 표면의 물리적 특성을 변경시킨다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 소수성 표면은 친수성 앵커 분자 (예를 들어, 친수성 앵커 모이어티)를 사용하여 친수성 표면으로 전환될 수 있다. 반대로, 일부 실시양태에서, 친수성 표면은 소수성 앵커 분자 (예를 들어, 소수성 앵커 모이어티)를 사용하여 소수성 표면으로 전환될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다양한 앵커 분자 (예를 들어, 앵커 모이어티)의 선택을 통해 혼합 표면 (친수성, 친양쪽성, 또는 소수성)이 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 앵커가 하나 이상의 펜던트 관능기를 포함하기 때문에, 앵커는 표면에 특정한 특성을 주입한다. 일부 실시양태에서, 펜던트 관능기는 앵커 및/또는 표면에 특정한 특성을 주입한다. 일부 실시양태에서, 앵커는 표면의 특성을 변화시키지 않으며, 육안으로 실질적으로 보이지 않는다.

일부 실시양태에서, 앵커는 영구적인 및/또는 실질적으로 영구적인 결합을 사용하여 표면에 부착된다. 일부 실시양태에서, 앵커는 실질적으로 가역적인 또는 가역적인 (예를 들어, 분해성인) 결합을 사용하여 표면에 부착된다. 다시 말해서, 일부 실시양태에서, 앵커는 그것이 제거될 수 있도록 하는 분해성 결합을 통해 표면에 결합된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 펜던트 관능기는 영구적인 및/또는 실질적으로 영구적인 결합을 사용하여 앵커에 부착된다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 펜던트 관능기는 실질적으로 가역적인 또는 가역적인 (예를 들어, 분해성인) 결합을 사용하여 앵커에 부착된다. 다시 말해서, 일부 실시양태에서, 하나 이상의 펜던트 관능기는 하나 이상의 펜던트 관능기가 제거될 수 있도록 하는 분해성 결합을 통해 앵커에 부착된다.

하기 설명이 맥락 및 예를 제공하지만, 본 명세서 또는 본 명세서에 대한 우선권을 주장하는 임의의 다른 출원에서 따르는 청구범위에 의해 보장되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 어떠한 단일 구성요소 또는 구성요소의 집합도 본질적이거나 또는 필수적이지 않다. 예를 들어, 상기 개시된 바와 같이, 일부 실시양태는 호스트 분자가 결여되어 있을 수 있으며, 앵커 자체가 표면에 목적하는 물리적 특성을 부여할 수 있다. 참조 보석으로서 다이아몬드를 사용하여, 또는 보다 일반적으로 보석을 사용하여 여러 예가 하기에서 논의되지만, 본원에 기재된 기술 및 화학은 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같은 다른 보석, 다른 결정질 물질 (예를 들어 SiC, 합성 다이아몬드, CVD 다이아몬드 웨이퍼 등), 다른 탄소질 물질 (예를 들어 탄화물-유래된 탄소, 탄소질 에어로겔, 나노결정질 다이아몬드 및 흑연질 탄소 함유 매트릭스), 유리화된 무정형 표면 (예를 들어 다양한 유리), 바닥, 작업대 상판, 용기, 칩 등에 적합화될 수 있다. 따라서, 다이아몬드 또는 보석이 예시 표면으로서 사용된 경우에, 다른 표면도 또한 고려된다는 것이 인지되어야 한다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 기술은 또한 상이한 앵커 부착 화학 (예를 들어, 실란)을 사용하여 유리 표면 상에 상이한 특성을 제공하는 것에 의해 유리 표면 상에 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 기술 및 화학은 플라스틱, 목재, 자기, 석재와 함께 사용하도록 적합화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 앵커가 존재하는 한, 임의의 표면에 대해 2-파트 층 시스템이 작용할 것이다. 일부 실시양태에서, 앵커는 플라스틱에 부착될 수 있고/거나 플라스틱 내로 블렌딩될 수 있다. 일부 실시양태에서, 앵커를 플라스틱에 부착하도록 공중합체가 설계될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 바와 같은 분자상 코팅 시스템으로 목재 표면 (또는 석재 및/또는 다른 표면)을 바니싱하는 방법이 개시된다. 일부 실시양태에서, 라미네이트 및 복합재가 코팅된다. 일부 실시양태에서, 반지/시계/휴대폰/전자 구성요소 등이 코팅된다. 일부 실시양태에서, 바이오필름 형성 및 방지 기술이 개시된다. 일부 실시양태에서, 바닥 및 창문/태양광 패널을 위한 복원 기술이 포함된다 (코팅이 재생될 수 있는 경우).

본원에서 기가 "임의로 치환된" 것으로 기재된 모든 경우에, 그 기는 비치환될 수 있거나 또는 지시된 치환기 중 하나 이상으로 치환될 수 있다. 마찬가지로, 기가 "비치환 또는 치환된" (또는 "치환 또는 비치환된") 것으로 기재된 경우에, 치환된다면, 치환기(들)는 지시된 치환기 중 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 치환기가 지시되지 않는다면, 지시된 "임의로 치환된" 또는 "치환된" 기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 아릴(알킬), 시클로알킬(알킬), 헤테로아릴(알킬), 헤테로시클릴(알킬), 히드록시, 알콕시, 아실, 시아노, 할로겐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, O-카르복시, 니트로, 술페닐, 술피닐, 술포닐, 할로알킬, 할로알콕시, 아미노, 일치환된 아민 기, 이치환된 아민 기, 일치환된 아민(알킬), 이치환된 아민(알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 개별적으로 및 독립적으로 선택된 하나 이상의 기(들)로 치환될 수 있다는 것을 의미한다.

본원에 사용된 바와 같이, "a" 및 "b"가 정수인 "C_a 내지 C_b"는 기 내의 탄소 원자 수를 지칭한다. 지시된 기는 "a" 내지 "b"개 (경계값 포함)의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 따라서, 예를 들어, "C₁ 내지 C₄ 알킬" 기는 1 내지 4개의 탄소, 즉, 1, 2, 3 또는 4개의 탄소를 갖는 모든 알킬 기 예컨대 CH₃-, CH₃CH₂-, CH₃CH₂CH₂-, (CH₃)₂CH-, CH₃CH₂CH₂CH₂-, CH₃CH₂CH(CH₃)-, CH₃CH(CH₃)CH₂- 및 (CH₃)₃C-를 지칭한다. "a" 및 "b"가 지정되지 않는다면, 이들 정의에 기재된 가장 넓은 범위가 가정되어야 한다.

2개의 "R" 기가 "함께"인 것으로 기재된다면, R 기 및 이들이 부착된 원자는 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로사이클을 형성할 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로, NR^aR^b 기의 R^a 및 R^b가 "함께"인 것으로 지시된다면, 이들이 서로에 공유 결합되어 하기 고리를 형성한다는 것을 의미한다:

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "알킬"은 완전 포화 지방족 탄화수소 기를 지칭한다. 알킬 모이어티는 분지형 또는 직쇄일 수 있다. 분지형 알킬 기의 예는 이소-프로필, sec-부틸, t-부틸 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 직쇄 알킬 기의 예는 메틸, 에틸, n-프로필, n-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-헵틸 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 알킬 기는 1 내지 30개의 탄소 원자를 가질 수 있다 (본원에 나타낸 모든 경우에, "1 내지 30"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내의 각각의 정수를 지칭하며; 예를 들어, "1 내지 30개의 탄소 원자"는 알킬 기가 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 또는 30개의 탄소 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미하나, 본 정의는 또한 수치 범위가 지정되지 않은 용어 "알킬"의 경우도 포함함). "알킬" 기는 또한 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기의 알킬일 수 있다. "알킬" 기는 또한 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬일 수 있다. 알킬 기는 치환 또는 비치환될 수 있다. 단지 예로서, "C₁-C₅ 알킬"은 알킬 쇄에 1 내지 5개의 탄소 원자가 존재한다는 것을 지시하며, 즉, 알킬 쇄는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, 펜틸 (분지형 및 직쇄형) 등으로부터 선택된다. 전형적인 알킬 기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, 3급 부틸, 펜틸 및 헥실을 포함하나 어떠한 방식으로도 이에 제한되지는 않는다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "알킬렌"은 2가 완전 포화 직쇄 지방족 탄화수소 기를 지칭한다. 알킬렌 기의 예는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌 및 옥틸렌을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 알킬렌 기는

, 탄소 원자 수, "*" 순으로 나타내어질 수 있다. 예를 들어,

는 에틸렌을 나타낸다. 알킬렌 기는 1 내지 30개의 탄소 원자를 가질 수 있다 (본원에 나타낸 모든 경우에, "1 내지 30"과 같은 수치 범위는 주어진 범위 내의 각각의 정수를 지칭하며; 예를 들어, "1 내지 30개의 탄소 원자"는 알킬 기가 1개의 탄소 원자, 2개의 탄소 원자, 3개의 탄소 원자 등부터 최대 30개 (경계값 포함)의 탄소 원자로 이루어질 수 있다는 것을 의미하나, 본 정의는 또한 수치 범위가 지정되지 않은 용어 "알킬렌"의 경우도 포함함). 알킬렌 기는 또한 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기의 알킬일 수 있다. 알킬렌 기는 또한 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬일 수 있다. 알킬렌 기는 치환 또는 비치환될 수 있다. 예를 들어, 저급 알킬렌 기는 저급 알킬렌 기의 하나 이상의 수소를 대체함으로써 및/또는 동일한 탄소 상의 수소 둘 다를 C_3-6 모노시클릭 시클로알킬 기 (예를 들어,

)로 치환함으로써 치환될 수 있다.

본원에 사용된 용어 "알케닐"은 탄소 이중 결합(들)을 함유하는 2 내지 20개의 탄소 원자의 1가 직쇄 또는 분지쇄 라디칼 예컨대, 비제한적으로, 1-프로페닐, 2-프로페닐, 2-메틸-1-프로페닐, 1-부테닐, 2-부테닐 등을 지칭한다. 알케닐 기는 비치환 또는 치환될 수 있다.

본원에 사용된 용어 "알키닐"은 탄소 삼중 결합(들)을 함유하는 2 내지 20개의 탄소 원자의 1가 직쇄 또는 분지쇄 라디칼 예컨대, 비제한적으로, 1-프로피닐, 1-부티닐, 2-부티닐 등을 지칭한다. 알키닐 기는 비치환 또는 치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "시클로알킬"은 완전 포화 (이중 또는 삼중 결합 없음) 모노- 또는 멀티- 시클릭 (예컨대 비시클릭) 탄화수소 고리계를 지칭한다. 2개 이상의 고리로 구성된 경우에, 고리는 융합된 방식, 가교된 방식 또는 스피로 방식으로 함께 연결될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "융합된"은 2개의 원자 및 1개의 결합을 공통으로 갖는 2개의 고리를 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "가교된 시클로알킬"은 시클로알킬이 비-인접 원자를 연결하는 1개 이상의 원자의 연결을 함유하는 것인 화합물을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "스피로"는 1개의 원자를 공통으로 갖는 2개의 고리로서, 가교에 의해 연결되지 않은 2개의 고리를 지칭한다. 시클로알킬 기는 고리(들)에 3 내지 30개의 원자, 고리(들)에 3 내지 20개의 원자, 고리(들)에 3 내지 10개의 원자, 고리(들)에 3 내지 8개의 원자 또는 고리(들)에 3 내지 6개의 원자를 함유할 수 있다. 시클로알킬 기는 비치환 또는 치환될 수 있다. 모노-시클로알킬 기의 예는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸 및 시클로옥틸을 포함하나 어떠한 방식으로도 이에 제한되지는 않는다. 융합된 시클로알킬 기의 예는 데카히드로나프탈레닐, 도데카히드로-1H-페날레닐 및 테트라데카히드로안트라세닐이며; 가교된 시클로알킬 기의 예는 비시클로[1.1.1]펜틸, 아다만타닐 및 노르보르나닐이고; 스피로 시클로알킬 기의 예는 스피로[3.3]헵탄 및 스피로[4.5]데칸을 포함한다.

본원에 사용된 바와 같이, "시클로알케닐"은 적어도 1개의 고리에 1개 이상의 이중 결합을 함유하는 모노- 또는 멀티- 시클릭 (예컨대 비시클릭) 탄화수소 고리계를 지칭하나; 이중 결합이 1개 초과로 존재한다면, 모든 고리 전체에 걸쳐 완전 비편재화된 파이-전자계를 형성할 수 없다 (그렇지 않으면, 기는 본원에 정의된 바와 같은 "아릴"이 될 것임). 시클로알케닐 기는 고리(들)에 3 내지 10개의 원자, 고리(들)에 3 내지 8개의 원자 또는 고리(들)에 3 내지 6개의 원자를 함유할 수 있다. 2개 이상의 고리로 구성된 경우에, 고리는 융합된 방식, 가교된 방식 또는 스피로 방식으로 함께 연결될 수 있다. 시클로알케닐 기는 비치환 또는 치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "아릴"은 모든 고리 전체에 걸쳐 완전 비편재화된 파이-전자계를 갖는 카르보시클릭 (모두가 탄소) 모노시클릭 또는 멀티시클릭 (예컨대 비시클릭) 방향족 고리계 (2개의 카르보시클릭 고리가 화학 결합을 공유하는 융합된 고리계 포함)를 지칭한다. 아릴 기 내의 탄소 원자 수는 다양할 수 있다. 예를 들어, 아릴 기는 C₆-C₁₄ 아릴 기, C₆-C₁₀ 아릴 기 또는 C₆ 아릴 기일 수 있다. 아릴 기의 예는 벤젠, 나프탈렌 및 아줄렌을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 아릴 기는 치환 또는 비치환될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "헤테로아릴"은 1개 이상의 헤테로원자 (예를 들어, 1, 2 또는 3개의 헤테로원자), 즉, 탄소 이외의 다른 원소, 예컨대 비제한적으로, 질소, 산소 및 황을 함유하는 모노시클릭 또는 멀티시클릭 (예컨대 비시클릭) 방향족 고리계 (완전 비편재화된 파이-전자계를 갖는 고리계)를 지칭한다. 헤테로아릴 기의 고리(들) 내의 원자 수는 다양할 수 있다. 예를 들어, 헤테로아릴 기는 고리(들)에 4 내지 14개의 원자, 고리(들)에 5 내지 10개의 원자 또는 고리(들)에 5 내지 6개의 원자, 예컨대 9개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자; 8개의 탄소 원자 및 2개의 헤테로원자; 7개의 탄소 원자 및 3개의 헤테로원자; 8개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자; 7개의 탄소 원자 및 2개의 헤테로원자; 6개의 탄소 원자 및 3개의 헤테로원자; 5개의 탄소 원자 및 4개의 헤테로원자; 5개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자; 4개의 탄소 원자 및 2개의 헤테로원자; 3개의 탄소 원자 및 3개의 헤테로원자; 4개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자; 3개의 탄소 원자 및 2개의 헤테로원자; 또는 2개의 탄소 원자 및 3개의 헤테로원자를 함유할 수 있다. 게다가, 용어 "헤테로아릴"은 2개의 고리, 예컨대 적어도 1개의 아릴 고리 및 적어도 1개의 헤테로아릴 고리 또는 적어도 2개의 헤테로아릴 고리가 적어도 1개의 화학 결합을 공유하는 융합된 고리계를 포함한다. 헤테로아릴 고리의 예는 푸란, 푸라잔, 티오펜, 벤조티오펜, 프탈라진, 피롤, 옥사졸, 벤족사졸, 1,2,3-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 티아졸, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 벤조티아졸, 이미다졸, 벤즈이미다졸, 인돌, 인다졸, 피라졸, 벤조피라졸, 이속사졸, 벤조이속사졸, 이소티아졸, 트리아졸, 벤조트리아졸, 티아디아졸, 테트라졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 퓨린, 프테리딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 신놀린 및 트리아진을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 헤테로아릴 기는 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "헤테로시클릴" 또는 "헤테로알리시클릴"은 3-, 4-, 5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-부터 최대 18-원의 모노시클릭, 비시클릭 및 트리시클릭 고리계로서, 여기서 탄소 원자가 1 내지 5개의 헤테로원자와 함께 상기 고리계를 구성한 것을 지칭한다. 그러나, 헤테로사이클은 모든 고리 전체에 걸쳐 완전 비편재화된 파이-전자계가 발생하지 않는 방식으로 위치하는 1개 이상의 불포화 결합을 임의적으로 함유할 수 있다. 헤테로원자(들)는 탄소 이외의 다른 원소 예컨대, 비제한적으로, 산소, 황 및 질소이다. 헤테로사이클은 1개 이상의 카르보닐 또는 티오카르보닐 관능기를 추가로 함유할 수 있으므로, 상기 정의에 옥소-시스템 및 티오-시스템 예컨대 락탐, 락톤, 시클릭 이미드, 시클릭 티오이미드 및 시클릭 카르바메이트가 포함되도록 한다. 2개 이상의 고리로 구성된 경우에, 고리는 융합된 방식, 가교된 방식 또는 스피로 방식으로 함께 연결될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "융합된"은 2개의 원자 및 1개의 결합을 공통으로 갖는 2개의 고리를 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "가교된 헤테로시클릴" 또는 "가교된 헤테로알리시클릴"은 헤테로시클릴 또는 헤테로알리시클릴이 비-인접 원자를 연결하는 1개 이상의 원자의 연결을 함유하는 것인 화합물을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "스피로"는 1개의 원자를 공통으로 갖는 2개의 고리로서, 가교에 의해 연결되지 않은 2개의 고리를 지칭한다. 헤테로시클릴 및 헤테로알리시클릴 기는 고리(들)에 3 내지 30개의 원자, 고리(들)에 3 내지 20개의 원자, 고리(들)에 3 내지 10개의 원자, 고리(들)에 3 내지 8개의 원자 또는 고리(들)에 3 내지 6개의 원자, 예를 들어, 5개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자; 4개의 탄소 원자 및 2개의 헤테로원자; 3개의 탄소 원자 및 3개의 헤테로원자; 4개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자; 3개의 탄소 원자 및 2개의 헤테로원자; 2개의 탄소 원자 및 3개의 헤테로원자; 1개의 탄소 원자 및 4개의 헤테로원자; 3개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자; 또는 2개의 탄소 원자 및 1개의 헤테로원자를 함유할 수 있다. 추가적으로, 헤테로알리시클릭 내의 임의의 질소는 4급화될 수 있다. 헤테로시클릴 또는 헤테로알리시클릭 기는 비치환 또는 치환될 수 있다. 이러한 "헤테로시클릴" 또는 "헤테로알리시클릴" 기의 예는 1,3-디옥신, 1,3-디옥산, 1,4-디옥산, 1,2-디옥솔란, 1,3-디옥솔란, 1,4-디옥솔란, 1,3-옥사티안, 1,4-옥사티인, 1,3-옥사티올란, 1,3-디티올, 1,3-디티올란, 1,4-옥사티안, 테트라히드로-1,4-티아진, 2H-1,2-옥사진, 말레이미드, 숙신이미드, 바르비투르산, 티오바르비투르산, 디옥소피페라진, 히단토인, 디히드로우라실, 트리옥산, 헥사히드로-1,3,5-트리아진, 이미다졸린, 이미다졸리딘, 이속사졸린, 이속사졸리딘, 옥사졸린, 옥사졸리딘, 옥사졸리디논, 티아졸린, 티아졸리딘, 모르폴린, 옥시란, 피페리딘 N-옥시드, 피페리딘, 피페라진, 피롤리딘, 아제판, 피롤리돈, 피롤리디온, 4-피페리돈, 피라졸린, 피라졸리딘, 2-옥소피롤리딘, 테트라히드로피란, 4H-피란, 테트라히드로티오피란, 티아모르폴린, 티아모르폴린 술폭시드, 티아모르폴린 술폰 및 그의 벤조-융합된 유사체 (예를 들어, 벤즈이미다졸리디논, 테트라히드로퀴놀린 및/또는 3,4-메틸렌디옥시페닐)를 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 스피로 헤테로시클릴 기의 예는 2-아자스피로[3.3]헵탄, 2-옥사스피로[3.3]헵탄, 2-옥사-6-아자스피로[3.3]헵탄, 2,6-디아자스피로[3.3]헵탄, 2-옥사스피로[3.4]옥탄 및 2-아자스피로[3.4]옥탄을 포함한다.

본원에 사용된 바와 같이, "아르알킬" 및 "아릴(알킬)"은, 치환기로서, 저급 알킬렌 기를 통해 연결된 아릴 기를 지칭한다. 아르알킬의 저급 알킬렌 및 아릴 기는 치환 또는 비치환될 수 있다. 그의 예는 벤질, 2-페닐알킬, 3-페닐알킬 및 나프틸알킬을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

본원에 사용된 바와 같이, "시클로알킬(알킬)"은, 치환기로서, 저급 알킬렌 기를 통해 연결된 시클로알킬 기를 지칭한다. 시클로알킬(알킬)의 저급 알킬렌 및 시클로알킬 기는 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "헤테로아르알킬" 및 "헤테로아릴(알킬)"은, 치환기로서, 저급 알킬렌 기를 통해 연결된 헤테로아릴 기를 지칭한다. 헤테로아르알킬의 저급 알킬렌 및 헤테로아릴 기는 치환 또는 비치환될 수 있다. 그의 예는 2-티에닐알킬, 3-티에닐알킬, 푸릴알킬, 티에닐알킬, 피롤릴알킬, 피리딜알킬, 이속사졸릴알킬 및 이미다졸릴알킬 및 그의 벤조-융합된 유사체를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

"헤테로알리시클릴(알킬)" 및 "헤테로시클릴(알킬)"은, 치환기로서, 저급 알킬렌 기를 통해 연결된 헤테로시클릭 또는 헤테로알리시클릭 기를 지칭한다. (헤테로알리시클릴)알킬의 저급 알킬렌 및 헤테로시클릴은 치환 또는 비치환될 수 있다. 그의 예는 테트라히드로-2H-피란-4-일(메틸), 피페리딘-4-일(에틸), 피페리딘-4-일(프로필), 테트라히드로-2H-티오피란-4-일(메틸) 및 1,3-티아지난-4-일(메틸)을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "히드록시"는 -OH 기를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이, "알콕시"는 화학식 -OR을 지칭하며, 여기서 R은 본원에 정의된 바와 같은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)이다. 알콕시의 비제한적 목록은 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 1-메틸에톡시 (이소프로폭시), n-부톡시, 이소-부톡시, sec-부톡시, tert-부톡시, 페녹시 및 벤족시이다. 알콕시는 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "아실"은, 치환기로서, 카르보닐 기를 통해 연결된 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 및 헤테로시클릴(알킬)을 지칭한다. 그의 예는 포르밀, 아세틸, 프로파노일, 벤조일 및 아크릴을 포함한다. 아실은 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "시아노" 기는 "-CN" 기를 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "할로겐 원자" 또는 "할로겐"은 원소 주기율표의 7족의 방사성-안정성 원자 중 어느 하나, 예컨대, 플루오린, 염소, 브로민 및 아이오딘을 의미한다.

"티오카르보닐" 기는 "-C(=S)R" 기를 지칭하며, 여기서 R은 O-카르복시와 관련하여 정의된 것과 동일할 수 있다. 티오카르보닐은 치환 또는 비치환될 수 있다. "O-카르바밀" 기는 "-OC(=O)N(R_AR_B)" 기를 지칭하며, 여기서 R_A 및 R_B는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. O-카르바밀은 치환 또는 비치환될 수 있다.

"N-카르바밀" 기는 "ROC(=O)N(R_A)-" 기를 지칭하며, 여기서 R 및 R_A는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. N-카르바밀은 치환 또는 비치환될 수 있다.

"O-티오카르바밀" 기는 "-OC(=S)-N(R_AR_B)" 기를 지칭하며, 여기서 R_A 및 R_B는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. O-티오카르바밀은 치환 또는 비치환될 수 있다.

"N-티오카르바밀" 기는 "ROC(=S)N(R_A)-" 기를 지칭하며, 여기서 R 및 R_A는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. N-티오카르바밀은 치환 또는 비치환될 수 있다.

"C-아미도" 기는 "-C(=O)N(R_AR_B)" 기를 지칭하며, 여기서 R_A 및 R_B는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. C-아미도는 치환 또는 비치환될 수 있다.

"N-아미도" 기는 "RC(=O)N(R_A)-" 기를 지칭하며, 여기서 R 및 R_A는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. N-아미도는 치환 또는 비치환될 수 있다.

"S-술폰아미도" 기는 "-SO₂N(R_AR_B)" 기를 지칭하며, 여기서 R_A 및 R_B는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. S-술폰아미도는 치환 또는 비치환될 수 있다.

"N-술폰아미도" 기는 "RSO₂N(R_A)-" 기를 지칭하며, 여기서 R 및 R_A는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. N-술폰아미도는 치환 또는 비치환될 수 있다.

"O-카르복시" 기는 "RC(=O)O-" 기를 지칭하며, 여기서 R은 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬) (본원에 정의된 바와 같음)일 수 있다. O-카르복시는 치환 또는 비치환될 수 있다.

용어 "에스테르" 및 "C-카르복시"는 "-C(=O)OR" 기를 지칭하며, 여기서 R은 O-카르복시와 관련하여 정의된 것과 동일할 수 있다. 에스테르 및 C-카르복시는 치환 또는 비치환될 수 있다.

"니트로" 기는 "-NO₂" 기를 지칭한다.

"술페닐" 기는 "-SR" 기를 지칭하며, 여기서 R은 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. 술페닐은 치환 또는 비치환될 수 있다.

"술피닐" 기는 "-S(=O)-R" 기를 지칭하며, 여기서 R은 술페닐과 관련하여 정의된 것과 동일할 수 있다. 술피닐은 치환 또는 비치환될 수 있다.

"술포닐" 기는 "SO₂R" 기를 지칭하며, 여기서 R은 술페닐과 관련하여 정의된 것과 동일할 수 있다. 술포닐은 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "할로알킬"은 수소 원자 중 1개 이상이 할로겐에 의해 대체된 알킬 기 (예를 들어, 모노-할로알킬, 디-할로알킬, 트리-할로알킬 및 폴리할로알킬)를 지칭한다. 이러한 기는 클로로메틸, 플루오로메틸, 디플루오로메틸, 트리플루오로메틸, 1-클로로-2-플루오로메틸, 2-플루오로이소부틸 및 펜타플루오로에틸을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 할로알킬은 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "할로알콕시"는 수소 원자 중 1개 이상이 할로겐에 의해 대체된 알콕시 기 (예를 들어, 모노-할로알콕시, 디-할로알콕시 및 트리-할로알콕시)를 지칭한다. 이러한 기는 클로로메톡시, 플루오로메톡시, 디플루오로메톡시, 트리플루오로메톡시, 1-클로로-2-플루오로메톡시 및 2-플루오로이소부톡시를 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 할로알콕시는 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "아미노" 및 "비치환된 아미노"는 -NH₂ 기를 지칭한다.

"일치환된 아민" 기는 "-NHR_A" 기를 지칭하며, 여기서 R_A는 본원에 정의된 바와 같은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. R_A는 치환 또는 비치환될 수 있다. 일치환된 아민 기는, 예를 들어, 모노-알킬아민 기, 모노-C₁-C₆ 알킬아민 기, 모노-아릴아민 기, 모노-C₆-C₁₀ 아릴아민 기 등을 포함할 수 있다. 일치환된 아민 기의 예는 -NH(메틸), -NH(페닐) 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

"이치환된 아민" 기는 "-NR_AR_B" 기를 지칭하며, 여기서 R_A 및 R_B는 독립적으로 본원에 정의된 바와 같은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬)일 수 있다. R_A 및 R_B는 독립적으로 치환 또는 비치환될 수 있다. 이치환된 아민 기는, 예를 들어, 디-알킬아민 기, 디-C₁-C₆ 알킬아민 기, 디-아릴아민 기, 디-C₆-C₁₀ 아릴아민 기 등을 포함할 수 있다. 이치환된 아민 기의 예는 -N(메틸)₂, -N(페닐)(메틸), -N(에틸)(메틸) 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

본원에 사용된 바와 같이, "일치환된 아민(알킬)" 기는, 치환기로서, 저급 알킬렌 기를 통해 연결된 본원에 제공된 바와 같은 일치환된 아민을 지칭한다. 일치환된 아민(알킬)은 치환 또는 비치환될 수 있다. 일치환된 아민(알킬) 기는, 예를 들어, 모노-알킬아민(알킬) 기, 모노-C₁-C₆ 알킬아민(C₁-C₆ 알킬) 기, 모노-아릴아민(알킬 기), 모노-C₆-C₁₀ 아릴아민(C₁-C₆ 알킬) 기 등을 포함할 수 있다. 일치환된 아민(알킬) 기의 예는 -CH₂NH(메틸), -CH₂NH(페닐), -CH₂CH₂NH(메틸), -CH₂CH₂NH(페닐) 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

본원에 사용된 바와 같이, "이치환된 아민(알킬)" 기는, 치환기로서, 저급 알킬렌 기를 통해 연결된 본원에 제공된 바와 같은 이치환된 아민을 지칭한다. 이치환된 아민(알킬)은 치환 또는 비치환될 수 있다. 이치환된 아민(알킬) 기는, 예를 들어, 디알킬아민(알킬) 기, 디-C₁-C₆ 알킬아민(C₁-C₆ 알킬) 기, 디-아릴아민(알킬) 기, 디-C₆-C₁₀ 아릴아민(C₁-C₆ 알킬) 기 등을 포함할 수 있다. 이치환된 아민(알킬)기의 예는 -CH₂N(메틸)₂, -CH₂N(페닐)(메틸), -CH₂N(에틸)(메틸), -CH₂CH₂N(메틸)₂, -CH₂CH₂N(페닐)(메틸), -NCH₂CH₂(에틸)(메틸) 등을 포함하나 이에 제한되지는 않는다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "디아미노-"는 "-N(R_A)R_B-N(R_C)(R_D)" 기를 나타내며, 여기서 R_A, R_C, 및 R_D는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬) (본원에 정의된 바와 같은)일 수 있고, 여기서 R_B는 2개의 "N" 기를 연결하며, (R_A, R_C, 및 R_D와 독립적으로) 치환 또는 비치환된 알킬렌 기일 수 있다. R_A, R_B, R_C, 및 R_D는 독립적으로 추가로 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "폴리아미노"는 "-(N(R_A)R_B-)_n-N(R_C)(R_D)"를 나타낸다. 예시를 위해, 폴리아미노라는 용어는 -N(R_A)알킬-N(R_A)알킬-N(R_A)알킬-N(R_A)알킬-H를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 폴리아미노의 알킬은 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같다. 상기 예가 단지 4개의 반복 단위를 갖지만, 용어 "폴리아미노"는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 반복 단위로 이루어질 수 있다. R_A, R_C, 및 R_D는 독립적으로 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬) (본원에 정의된 바와 같음)일 수 있고, 여기서 R_B는 2개의 "N" 기를 연결하며, (R_A, R_C, 및 R_D와 독립적으로) 치환 또는 비치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬렌 기일 수 있다. R_A, R_C, 및 R_D는 독립적으로 추가로 치환 또는 비치환될 수 있다. 여기서 언급된 바와 같이, 폴리아미노는 알킬 기 (여기서 알킬은 본원의 다른 곳에 정의된 바와 같음)가 개재된 아민 기를 포함한다. "n"이 지정되지 않는다면, 이들 정의에 기재된 가장 넓은 범위가 가정되어야 한다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "디에테르-"는 "-OR_BO-R_A" 기를 나타내며, 여기서 R_A는 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬) (본원에 정의된 바와 같음)일 수 있고, 여기서 R_B는 2개의 "O" 기를 연결하며, 치환 또는 비치환된 알킬렌 기일 수 있다. R_A는 독립적으로 추가로 치환 또는 비치환될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "폴리에테르"는 반복되는 -(OR_B-)_oOR_A 기를 나타낸다. 예시를 위해, 폴리에테르라는 용어는 -O알킬-O알킬-O알킬-O알킬-OR_A를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 폴리에테르의 알킬은 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같다. 상기 예가 단지 4개의 반복 단위를 갖지만, 용어 "폴리에테르"는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 반복 단위로 이루어질 수 있다. R_A는 수소, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로시클릴, 시클로알킬(알킬), 아릴(알킬), 헤테로아릴(알킬) 또는 헤테로시클릴(알킬) (본원에 정의된 바와 같음)일 수 있다. R_B는 치환 또는 비치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬렌 기일 수 있다. R_A는 독립적으로 추가로 치환 또는 비치환될 수 있다. 여기서 언급된 바와 같이, 폴리에테르는 알킬 기 (여기서 알킬은 본원의 다른 곳에 정의된 바와 같고, 임의로 치환될 수 있음)가 개재된 에테르 기를 포함한다. "o"가 지정되지 않는다면, 이들 정의에 기재된 가장 넓은 범위가 가정되어야 한다.

치환기의 수가 명시되지 않은 경우에 (예를 들어 할로알킬), 1개 이상의 치환기가 존재할 수 있다. 예를 들어, "할로알킬"은 1개 이상의 동일하거나 상이한 할로겐을 포함할 수 있다. 또 다른 예로서, "C₁-C₃ 알콕시페닐"은 1, 2 또는 3개의 원자를 함유하는 동일하거나 상이한 알콕시 기를 1개 이상 포함할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 라디칼은 그 라디칼을 함유하는 종이 또 다른 종에 공유 결합될 수 있도록 하는 단일의, 홑전자를 갖는 종을 지시한다. 따라서, 이와 관련하여, 라디칼이 반드시 자유 라디칼인 것은 아니다. 오히려, 라디칼은 보다 큰 분자의 특정한 부분을 지시한다. 용어 "라디칼"은 용어 "기"와 상호교환가능하게 사용될 수 있다.

본원에 개시된 일부 실시양태는 1) 표면을 공유적으로 개질시키고, 2) 그 후에, 개질된 표면으로부터의 게스트 모이어티 펜던트에 호스트 분자를 부착시키는 2단계 방법에 관한 것이다. 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 호스트 분자는 표면 상에 고유하고/거나 상이한 물리적 및/또는 화학적 특성을 제공하도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면을 화학적으로 개질시키는 2단계 방법은 물질의 본래의 화학이 변경되도록 하고, 부착된 호스트 분자를 사용하는 것으로 표면 특성이 개질될 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트-게스트 단위로의 관능화는, 변경된 표면 특성을 제공하기 위한 복잡하지 않은 접근법이 부족한 표면 화학 분야에서 직접적인 영향을 미친다. 일부 실시양태에서, 이러한 접근법은 보석의 상업적 청정화 또는 개별 사용자에 의한 청정화와 같은 다양한 산업 적용을 위한 상업화가 가능하다.

일부 실시양태에서, 이러한 나노분자상 층의 설계 전략은 그 층이 표면에 부착되면 검출할 수 없는 상태로 유지되는 것이다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 표면 (예를 들어, 보석, 또는 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같은 다른 표면)이 개질되어 있다는 것을 나타내는 육안에 의한 및/또는 보석상 루페 (약 10X, 20X, 30X 등 이상의 배율 하에)에 의한 시각적 지표가 없다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 표면이 개질되어 있다는 것을 나타내는 육안에 의한 및/또는 보석상 루페 (약 10X, 20X, 30X 등 이상의 배율 하에)에 의한 시각적 지표가 없다.

본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 표면은 보석이다. 일부 실시양태에서, 보석은 다이아몬드이다.

일부 실시양태에서, 앵커 분자는 전적으로 또는 주로 탄소로 구성된다. 일부 실시양태에서, 원래의 탄소 기반 표면 (예를 들어, 다이아몬드)의 화학적 구성은, 앵커와 공유적으로 결합되었을 때, 원자상으로 보존된다. 일부 실시양태에서, 화학적으로 유사한 앵커를 사용하는 것으로 표면 상의 표면 앵커의 검출을 어렵게 만들어, 유리하게는 표면 (예를 들어, 다이아몬드, 다른 보석, 또는 다른 표면)의 외관을 유지한다. 일부 실시양태에서, 표면이 다이아몬드의 표면인 경우에, 다이아몬드의 투명도 및/또는 색상은 분자상 코팅이 적용된 후에도 실질적으로 변화가 없다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, D의 색상 등급을 갖는 다이아몬드는 코팅 후에도 D의 색상 등급을 유지할 것이다. 일부 실시양태에서, VVS₂의 투명도를 갖는 다이아몬드는 코팅 후에도 VVS₂의 투명도를 유지할 것이다.

도 1a는 본원에 개시된 바와 같은 한 실시양태를 제시한다. 제시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 표면은 주얼리 피스에 부착된 다이아몬드의 표면이다. 다이아몬드는 도 1b에 제시된 바와 같이 탄소 원자의 격자(100)로 구성된다. 주얼리의 다이아몬드는 착용되거나 또는 보관될 때, 소수성 탄소 격자(100)가 기름기 및 먼지층을 끌어당기기 시작한다. 시간의 경과에 따라, 기름기 및 먼지층이 축적되고 다이아몬드의 휘광을 흐릿하게 한다. 다이아몬드에 대한 이러한 축적이 도 1c-1g에 제시되어 있다. 도 1c 및 1e는 각각 청정한 다이아몬드의 사진 및 ASET 영상을 제시한다. 도 1d 및 1f는 각각 더러워진 다이아몬드의 사진 및 ASET 영상을 제시한다. 알 수 있는 바와 같이, 도 1d 및 1f는 도 1c 및 1e의 청정한 다이아몬드보다 광택 및 휘광이 덜하다. 도 1g는 축적된 먼지 및 먼지층을 제시하는 (화살표 참조), 오손된 다이아몬드의 대표 SEM 영상을 제시한다. 축척 막대는 2 mm 및 200 μm를 지시한다. 이러한 먼지 및 먼지층 축적 및/또는 오손은 사용자가 자신의 주얼리를 즐기는 것을 상당히 감소시킬 수 있다.

이러한 축적은, 적어도 부분적으로, 다이아몬드의 표면이 본질적으로 소수성이기 때문에 발생한다. 소수성 표면으로서, 이는 소수성 잔류물, 예컨대, 얼룩 (지문으로부터), 오일, 기름기, 및 먼지층을 끌어당긴다. 다이아몬드는 자연 발생적으로 기름기를 끌어당기지만 (친유성), 물은 밀어낸다 (소수성). 이러한 이유로, 소비자가 다이아몬드 주얼리에 매료되도록 하는 분산 및 휘광은 전시실을 나온 후에 바로 사라진다. 사람의 손가락이 단지 닿기만 해도, 오일 및 로션이 청정한 결정 표면으로 전이될 수 있다. 결정이 이들 화학물질에 의해 오손되면, 먼지, 단백질, 또는 다른 파편이 보다 용이하게 결정에 비특이적으로 결합하며, 이로써 그의 반짝거리는 매력이 저하될 수 있다. 이러한 축적은 도 1c-1g에 제시된 바와 같이, 시각적 검사 뿐만 아니라 ASET 분석에 의해 분명히 드러나고 SEM에서 관찰될 수 있다. 다른 표면 (예를 들어, 유리, 창문 등) 상에서도 유사한 문제가 발생할 수 있으며, 본원에 개시된 전략이 또한 여기에도 적용가능하다.

다이아몬드 및/또는 다른 표면으로부터 기름기 및 먼지층이 축적된 것을 청정화하기 위한 통상적인 해결방안은 2가지가 있다. 첫번째는 전문적 및/또는 상업적이다. 보석상은 오염된 원석을 초음파 클리너 및/또는 비-극성 용매를 함유하는 청정액을 사용하여 청정화할 수 있다. 청정화 후에, 다이아몬드의 휘광 및 광택이 회복된다 (예를 들어, 이들이 전시실 새 제품이 됨). 그러나, 다이아몬드가 소수성이기 때문에, 사용자가 전시실을 나오자마자 기름기 및 먼지층이 축적되기 시작할 것이다. 두번째 해결방안은 가정용 청정화 제품에 있다. 많은 가정용 클리너가 존재하며 다양한 정도로 성공적이다. 대부분이 원석의 전시실 새 제품의 휘광을 회복시킬 정도로 충분하게 다이아몬드를 청정화하지는 못할 것이다. 게다가, 통용되는 해결책은 단지 회복성이며, 이는 휘광에서의 임의의 개선이 즉각적으로 사라지기 시작한다는 것을 의미한다. 도 1h는 청정화 후 몇 개월 이내에 다이아몬드 표면이 오염되는, 다이아몬드의 통상적인 청정화를 제시한다.

일상적인 사용을 위한 주얼리의 원래 그대로의 광학적 특성의 유지관리가 주요 도전과제이다. 청정화는 화학 용액 및 특수 도구를 사용하는 반복되는, 지루한 작업을 요구한다. 완성된 주얼리 품목은 많은 다양한 크기의 원석 및 원석과 세팅 사이의 한정된 공간으로 인해 종종 물리적으로 복잡하다. 연마재, 기계적 작용, 예컨대 부드러운 칫솔과 조합된 화학적 침지 (>2x/주)에 의해 가정에서 지속적인 유지관리를 수행하여, 여전히 남아있는 먼지, 특히 대부분의 오염이 모이는 경향이 있는 다이아몬드의 뒤쪽과 같이 손이 닿기 어려운 곳의 먼지를 제거할 수 있다. 대안적으로, 초음파 클리너가 전문적으로 사용되며, 개인 사용자에게 판매되고 있다. 이러한 클리너가 다이아몬드 상에 축적된 먼지 및 먼지층을 보다 효과적으로 제거할 수 있다 하더라도, 이들은 물리적으로 너무 파괴적이며 원석이 그의 세팅에서 벗어나게 할 수 있다. 장착된 원석의 반복되는 초음파 청정화는 서로 바로 옆에 있는 다이아몬드의 거들을 깎아내어, 최종 제품에 비가역적 손상을 입힐 수 있다. 많은 최종 소비자는 유지관리에 흥미를 잃고, 단지 실용적인 실행가능한 대안이 없기 때문에 오염된 지 오래된 주얼리를 용인한다. 기재된 통용되는 청정화 방법 둘 다는 수동적이거나 또는 사후-처리이며, 이들은 문제가 되는 물질을 그것이 존재한 후에 제거하므로, 어느 쪽도 피스의 즉각적인 재오염을 방지하지 못한다.

본원에 개시된 일부 실시양태는 표면 코팅을 제공함으로써 이들 또는 다른 문제를 해결한다. 일부 실시양태에서, 분자상 나노기술이 사용된다. 일부 실시양태에서, 분자상 기술은 표면의 본래의 표면 화학 및/또는 표면의 물리적 특성을 변화시킨다. 다이아몬드 (및/또는 일부 다른 보석, 또는 표면)는 화학적으로 거의 불활성이어서, 오염을 방지하기 위해 이들을 코팅하기가 어렵다. 지금까지, 다이아몬드 표면에 직접적으로 친수성 코팅을 부착시키는 기술은 비효과적이었다. 예를 들어, 다이아몬드는 코팅과의 상호작용에 저항할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다이아몬드 (또는 다른 보석)의 표면 화학이 변화될 수 있다. 예를 들어, 다이아몬드는 소수성이다. 일부 실시양태에서, 앵커로, 이어서 호스트 분자로 분자상으로 관능화시킴으로써, 친수성 코팅을 갖는 다이아몬드가 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 친수성-코팅된 다이아몬드는 기름기 및 먼지층을 밀어내도록 적합화된다. 이러한 개질은 보다 장기간 동안 먼지 및 오일을 밀어내고, 다이아몬드 또는 보석 표면의 오염을 방지하거나 또는 둔화시키는 코팅된 보석을 초래한다 (도 1i에 제시된 바와 같음).

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 처리된 보석 (예를 들어, 분자상으로 코팅된 다이아몬드)은 비처리된 보석보다 더 장기간 동안 (예를 들어, 수일, 수주, 및 수개월 더 장기간 동안) 그의 휘광, 분산, 광택 및 섬광을 유지한다 (도 1h 및 1i에 제시된 바와 같음). 더욱이, 통용되는 기계적 또는 화학적 청정화 방법이 모든 오염물을 완전히 제거하지 못하는 반면, 본원에 개시된 바와 같은 분자상 층은 기름기 축적으로부터 보석 표면을 보호하여, 광학적 품질을 부여한다. 일부 실시양태에서, 처리된 보석 (예를 들어, 다이아몬드)은 일상적 마모 조건 하에 적어도 약: 1주, 2주, 1개월, 3개월, 6개월, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위의 기간 동안 전시실 품질 광택을 유지한다. 이러한 놀랍고도 예상치 못한 개선은 비처리된 다이아몬드가 실질적으로 청정화 직후부터 그의 외관을 흐릿하게 하는 물질이 축적되기 시작한다는 것을 고려할 때 의미가 있다. 간결하게 하기 위해, 다이아몬드 및 다른 보석이 코팅이 적용되는 예시적인 표면으로서 사용된다. 그러나, 본원에 개시된 전략이 탄소질이 아닌 표면을 포함한 다른 표면과 함께 사용되도록 의도된다는 것이 인식되어야 한다. 개시된 코팅에 대한 몇몇 다른 적용이 본원에 제공된다.

도 2a-2d는 다이아몬드 (본원에 개시된 실시양태에 따라 관능화될 수 있는 보석 표면의 비제한적 예로서)에 대해 나노분자상 층 (예를 들어, 호스트-게스트 단위를 포함하는 가역적 리프트-오프 층)을 제공하는 방법의 개략적 개관을 제시한다. 일부 실시양태에서, 도 2a에 제시된 바와 같이, 다이아몬드 표면(100)이 제공된다. 일부 실시양태에서, 도 2b에 제시된 바와 같이, 다이아몬드 표면(100)은 앵커 분자(200)로 관능화된다. 일부 실시양태에서, 도 2b에 제시된 바와 같이, 앵커 분자는 다이아몬드 표면과 상호작용하는 앵커링 부분(201) 및 게스트 부분(202)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 무가공 다이아몬드 표면은, 다이아몬드와 반응하여 하나 이상의 펜던트 게스트 기 (예를 들어, 아다만틸 기 등)를 갖는 앵커 단위를 제공하는 분자상 카르벤의 원위치 형성에 의해 공유적으로 관능화된다. 일부 실시양태에서, 도 2c에 제시된 바와 같이, 관능화된 다이아몬드 표면 (또는 다른 보석)은 친수성 결합 작용제(250) (예를 들어, 분자상 호스트 분자)에 노출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 관능화된 표면은 β-시클로덱스트린 (예를 들어, 호스트)의 후속 부착을 위한 수용기 (예를 들어, 펜던트 게스트)를 생성한다. 일부 실시양태에서, 도 2d에 제시된 바와 같이, 친수성 결합 작용제는, 예를 들어, 게스트-호스트 상호작용을 통해 앵커 분자의 게스트 부분(202)에 결합한다 (제시된 바와 같이). 일부 실시양태에서, 호스트 분자(250)는 앵커 분자(200)의 게스트 부분(202)을 수용하는 공동(251) (예를 들어, 포켓, 애퍼처, 보이드 등)을 포함한다. 일부 실시양태에서, 공유 결합, 이온 결합, 또는 화학흡착이 발생하여 호스트를 게스트에 결합시킨다. 일부 실시양태에서, 도 2d에 제시된 바와 같이, 코팅된 다이아몬드(149)가 초래된다. 일부 실시양태에서, 도 2d에 제시된 바와 같이, 다이아몬드는 다이아몬드 기재에 부착된 얇은 단일층 (예를 들어, 나노분자상 층)에 의해 이와 같이 관능화되어, 다이아몬드 표면의 계면 특성을 개질시킨다. 일부 실시양태에서, 앵커 코팅은 하나의 분자 두께이다. 일부 실시양태에서, 호스트는 앵커 분자의 게스트 부분 위로 들어맞고, 나노분자상 층은 하나의 분자 두께이다 (예를 들어, 앵커-게스트 분자의 두께).

여기서 β-시클로덱스트린이 친수성 호스트 분자의 예시로서 사용되지만, 다른 호스트도 사용될 수 있다. 유사하게, β-시클로덱스트린은 조정된 특성을 제공하기 위해 임의로 치환될 수 있다. 일부 실시양태에서, β-시클로덱스트린 호스트는 C₁ 내지 C₆ 알킬, C₁ 내지 C₆ 알케닐, C₁ 내지 C₆ 알키닐, 알콕시, 할로겐, 할로알킬, 할로알콕시, 일치환된 아민(알킬), 이치환된 아민(알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 개별적으로 및 독립적으로 선택된 하나 이상의 기(들)로 임의로 치환된다 (예를 들어, β-시클로덱스트린의 히드록실을 통해 또는 β-시클로덱스트린의 히드록실의 대체를 통해).

일부 실시양태에서, 시클로덱스트린 고리의 크기는 특정한 화학적 표적에 대한 특이성을 증가시키거나 또는 감소시키도록 조정될 수 있다. α (알파)-시클로덱스트린은 0.56 nm의 내부 직경을 갖는 6-원 당 고리 분자이고, β (베타)-시클로덱스트린은 0.7 nm의 내부 직경을 갖는 7-원 당 고리 분자이며, γ (감마)-시클로덱스트린은 0.88 nm의 내부 직경을 갖는 8-원 당 고리 분자이고, 3종 모두 미국 식품 의약품국에 의해 안전한 물질로 인정된다. 일부 실시양태에서, 게스트 부분은 알파, 베타, 또는 감마 종을 수용하기 위해 보다 잘 매칭되도록 조정될 수 있다. 일부 실시양태에서, 목적하는 소수성 공동 크기를 제공하기 위한 임의의 수의 당 분자가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아다만탄 케이지는 β (베타)-시클로덱스트린의 공동 직경에 매칭되며, 고도로 안정한 포접 복합체를 형성한다. 일부 실시양태에서, 보다 작은 앵커 분자는 α (알파)-시클로덱스트린과 함께 사용될 수 있거나 또는 보다 큰 앵커 분자는 γ (감마)-시클로덱스트린과 함께 사용될 수 있다.

일부 실시양태에서, 모든 표면 자리 (예를 들어, 게스트)가 호스트 분자로 관능화되는 것은 아니다. 일부 실시양태에서, 먼지 및 먼지층 저항성 표면은 적어도 약: 1:1, 2:1, 4:1, 10:1, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위의 게스트 대 호스트 비로 수득된다. 일부 실시양태에서, 모든 앵커 분자가 게스트를 포함하는 것은 아니다. 따라서, 게스트-무함유 앵커 분자는 게스트 모이어티를 서로로부터 목적하는 거리만큼 이격시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 먼지 및 먼지층 저항성 표면은 적어도 약: 1:1, 2:1, 4:1, 10:1, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위의 앵커 (게스트를 포함하거나 또는 포함하지 않음) 대 호스트 비로 수득된다. 일부 실시양태에서, 다이아몬드 표면 상의 2개의 게스트 분자는 약: 0.5 nm, 1 nm, 1.6 nm, 2 nm, 3 nm, 5 nm, 10 nm 이상, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위의 거리를 갖는다.

일부 실시양태에서, 1종 초과의 유형의 호스트 분자가 단일 표면을 관능화시키는데 사용되어 다양한 표면 특성을 발생시킨다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 비치환된 β-시클로덱스트린 및 치환된 β-시클로덱스트린의 혼합물이 사용된다. 일부 실시양태에서, 게스트 부분은 단일의 또는 복수의 유형의 게스트 자리를 포함하여 복수의 호스트 분자를 수용할 것이다 (제시되지 않음). 일부 실시양태에서, 결합 작용제 또는 작용제들 (예를 들어, 호스트 또는 호스트들) 또는 게스트 분자 중 1종 이상을 달리 함으로써, 소수성, 친수성, 및/또는 친양쪽성인 표면이 수득될 수 있다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석 상에서의 물에 대한 접촉각은 약: 0˚, 1˚, 2.5˚, 5˚, 10˚, 12˚, 15˚, 20˚ 이하, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위이다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석 상에서의 물에 대한 접촉각은 코팅 전의 보석 상에서의 물에 대한 접촉각보다 50%, 75%, 90%, 95%, 99% (또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위) 더 낮다. 일부 실시양태에서, 코팅된 보석 상에서의 물에 대한 접촉각은 코팅되지 않은 보석 상에서의 물에 대한 접촉각에 비해 약: 20˚, 40˚, 50˚, 60˚ 이상, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위만큼 변화된다.

일부 실시양태에서, 도 3a-3d에 제시된 바와 같이, 다이아몬드는 주얼리 피스에 세팅되기 전에 관능화될 수 있다. 다른 실시양태에서, 다이아몬드는 주얼리 피스 (예를 들어, 반지 또는 펜던트)에 세팅된 후에 관능화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 보석은 앵커와 반응하는 표면을 갖지만, 세팅은 그렇지 않다. 일부 실시양태에서, 세팅은 코팅 공정에 의해 손상되거나 또는 변화되지 않는다.

도 3a 및 b에 제시된 바와 같이, 컷 다이아몬드(300)는 이들을 반응성 비테더링된 앵커 분자(204)의 배스에 배치함으로써 앵커 분자로 코팅될 수 있다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(200)는 다이아몬드의 표면(100) 상의 원자에 결합된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 다이아몬드 표면에 공유 결합한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(200)는 소수성이다. 일부 실시양태에서, 도 3c에 제시된 바와 같이, 앵커-관능화된 다이아몬드(350)는 이어서 호스트 분자(250)로 처리된다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 앵커 분자의 게스트 부분 (도 3c에 제시되지 않음)에 결합하고, 앵커 분자를 통해 다이아몬드에 결합한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 친수성이다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 다이아몬드 표면 상에 목적하는 물리적 특성 (예를 들어, 무가공 보석과 상이한 친수성, 친양쪽성, 소수성 등)을 부여한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 외부 사양, 예컨대, 비제한적으로, 변형된 광학적 특성 (즉, 가역적 착색, UV-차단, 또는 향상된 광채)을 충족시키도록 화학적으로 개질되어 있다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자가 결합되면, 다이아몬드의 표면 화학이 변화된다. 일부 실시양태에서, 도 3d에 제시된 바와 같이, 코팅된 다이아몬드(380)의 색상 및 전체적인 외관은 비처리된 다이아몬드(300) (도 3a에 제시된 바와 같음)와 동일하거나 또는 실질적으로 동일할 수 있다.

일부 실시양태에서, 앵커-관능화된 다이아몬드는 화학식 I에 의해 나타내어질 수 있다:

여기서 S는 표면을 나타내고, A는 앵커 모이어티이고, X는 A에 공유 결합된 게스트 관능기 (또는 특성 부여 관능기)이고, m은 1 내지 5의 정수 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 또는 5)이다. 도 2b-2d는 m이 1이고, 단일 X 게스트 관능기가 단일 앵커 모이어티에 결합 (예를 들어, 공유 결합 등)된 실시양태를 제시한다. 도 5e는 m이 2이고, 2개의 X 게스트 관능기가 단일 앵커 모이어티에 결합된 실시양태를 제시한다.

본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 단일 앵커 모이어티 상에 다수의 상이한 유형의 호스트가 하기 화학식 I'에 제시된 바와 같이 이용될 수 있다:

여기서 S는 표면이고, A는 앵커 모이어티이고, X는 A에 공유 결합된 제1 게스트 관능기 (또는 특성 부여 관능기)이고, X'은 A에 공유 결합된 제2 게스트 관능기 (또는 특성 부여 관능기)이며, 여기서 X'은 X와 상이하고, m은 1 내지 5의 정수이고, m'은 1 내지 5의 정수 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 또는 5)이다. 일부 실시양태에서, m'은 0이다 (예를 들어, 코팅된 표면이 화학식 I을 포함하는 경우). 공간상 이들이 제시되지는 않았지만, A에 공유 결합된 추가의 게스트 관능기 (또는 특성 부여 관능기)를 갖는 추가의 화학식이 고려된다 (예를 들어, 각각 X", X"', X"", X""' 및 m", m"', m"", m""').

일부 실시양태에서, S는 알렉산드라이트, 애머시스트, 아쿠아마린, 시트린, 다이아몬드, 에메랄드, 가넷, 비취, 라피스 라줄리, 문스톤, 모르가나이트, 오닉스, 오팔, 파라이바, 진주, 페리도트, 루벨라이트, 루비, 사파이어, 스피넬, 탄자나이트, 토파즈, 토르말린, 터키석, 및 지르콘으로 이루어진 군으로부터 선택된 보석의 표면일 수 있다. 일부 실시양태에서, S는 플라스틱 물질, 벽, 창문, 렌즈, 의료 디바이스, 바닥 등의 표면일 수 있다.

일부 실시양태에서, 앵커 모이어티 A는 임의로 치환된 아릴 또는 (비스)아릴 기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 모이어티 A는 추가로 하기 화학식 중 하나 이상에 의해 나타내어질 수 있다:

여기서 *는 X와의 결합을 지시하고,

는 S와의 결합을 지시하고, 각각의 R₁ 내지 R₁₂는 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬 (예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10), 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택된다. 상기에서 "*"가

와의 연결에 대해 파라 위치에 있는 것으로 제시되지만, 일부 실시양태에서, "*"는 메타 또는 오르토 위치에 있을 수도 있다. 일부 실시양태에서, 표면과의 직접 결합 대신에, 앵커는 C_1-10 알킬렌을 통해 표면에 결합될 수 있다.

본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 화학식 AIII 및 AIV에 제시된 바와 같이 하나 초과의 게스트 분자가 앵커의 펜던트가 될 수 있다:

여기서 각각의 R₅ 내지 R₁₂는 독립적으로 상기 정의된 바와 같고/거나 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₆ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택된다. 화학식 AIII의 경우에, 상기에서 X가 메틴과의 연결에 대해 파라 위치에 있는 것으로 제시되지만, 일부 실시양태에서, X는 메타 또는 오르토 위치에 있을 수도 있다 (예를 들어, 좌측 고리 상의 X는 R₅ 내지 R₈ 중 어느 하나와 그의 위치가 교환될 수 있고, 우측 고리 상의 X는 R₉ 내지 R₁₂ 중 어느 하나와 그의 위치가 교환될 수 있음). 화학식 AIV의 경우에, 상기에서 X 및 X'이 메틴과의 연결에 대해 파라 위치에 있는 것으로 제시되지만, 일부 실시양태에서, X 또는 X'은 메타 또는 오르토 위치에 있을 수도 있다 (예를 들어, X는 R₅ 내지 R₈ 중 어느 하나와 그의 위치가 교환될 수 있고, X'은 R₉ 내지 R₁₂ 중 어느 하나와 그의 위치가 교환될 수 있음).

일부 실시양태에서, X 또는 X'은 독립적으로 하기 기 중 하나 이상으로부터 선택된다: 아다만틸, 아이오도- (-I), 니트로- (-NO₂), 나프틸, 안트라세닐, 퍼플루오로옥탄산, 피로닌 Y, 피로닌 B, 카르보라닐, 페로세닐, 아조벤젠, 트리시클로옥틸, 및 퍼플루오로옥틸. 일부 실시양태에서, 게스트 부분은 시클로덱스트린 공동 내에 존재하도록 하는 그의 크기 및 능력에 기반하여 선택된다. 일부 실시양태에서, X 또는 X'은 독립적으로 임의로 치환된: 알킬, 알케닐, 아릴 중 하나 이상으로부터 선택된다. 원칙적으로, 시클로덱스트린 또는 관련된 초분자상 호스트/게스트 화합물의 소수성 공동 내에 들어맞을 수 있는 분자가 앵커 (및/또는 앵커의 게스트 부분)로서 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, X 또는 X'은 하기 중 하나 이상에 의해 구조적으로 나타내어지도록 선택될 수 있다:

여기서 *는 A와의 결합을 나타내고, t는 0 내지 5의 정수 (예를 들어, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위)이다. 일부 실시양태에서, X'은 H이다. 일부 실시양태에서, X 또는 X'은 시클로덱스트린의 소수성 공동보다 작거나 또는 작은 일부 부분을 갖는 임의의 화학 종으로부터 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, X 또는 X'은 A에 관능화된 항미생물제 또는 염료로부터 선택될 수 있다.

일부 실시양태에서, 아다만틸, 퍼플루오로옥탄산, 피로닌 Y, 피로닌 B는 독립적으로 임의로 치환될 수 있다. 예를 들어, X 기 상에 위치하는 각각의 C-H 또는 C-F 결합은 임의적인 치환으로 대체될 수 있다. 일부 실시양태에서, 각각의 아다만틸, 퍼플루오로옥탄산, 피로닌 Y, 피로닌 B는 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₆ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 기로 임의로 치환될 수 있다.

일부 실시양태에서, X는 하기이다:

여기서 각각의 경우의 R₁₃은 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₆ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택된다.

일부 실시양태에서, X는 퍼플루오로옥틸이다. 일부 실시양태에서, -A(X)는 하기에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태에서, 퍼플루오린화된 탄소가 X (또는 X')로서 제공된 경우에, 이 쇄의 길이는 임의의 길이일 수 있으며, 일반적으로 장쇄일수록 보다 큰 소유성의 거동을 부여한다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 쇄 길이는 1 내지 8개의 탄소 단위의 범위이다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 쇄 길이는 2 내지 12개의 탄소 단위의 범위이다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 쇄 길이는 12 내지 18개의 탄소 단위의 범위이다. 일부 실시양태에서, 이들 화합물은 카르벤 접근법을 통해, 예를 들어, 하기 시약 (예를 들어, 4,4'-(디아조메틸렌)비스(퍼플루오로옥틸)벤젠)을 사용하여 표면에 부착된다:

일부 실시양태에서, 이들 화합물은 카르벤 접근법을 통해, 예를 들어, 하기 시약 중 하나 이상을 사용하여 표면에 부착된다:

일부 실시양태에서, 앵커/게스트 모티프는 하기 구조 중 하나 이상에 의해 나타내어진다:

일부 실시양태에서, 앵커/게스트 모티프는 본원의 다른 곳에 개시된 카르벤 시약 중 어느 하나 이상에 의해 나타내어진다.

일부 실시양태에서, 앵커 스페이서 단위가 사용된 경우에, 앵커 모티프는 하기 중 하나 이상에 의해 나타내어질 수 있다:

일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 코팅된 표면은 호스트 분자를 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자가 결합되어 있는 코팅된 표면은 화학식 II에 의해 나타내어진다:

여기서 호스트는 Y에 의해 나타내어지고, q는 1 내지 5의 정수이다. 일부 실시양태에서, q는 m과 동일하다. 일부 실시양태에서, q는 m보다 작은 정수이다.

일부 실시양태에서, 호스트 "Y"는 시클로덱스트린을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, "Y"는 임의로 치환될 수 있다. 일부 실시양태에서, "Y"는 하기 구조를 포함하는 시클로덱스트린 (예를 들어, α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γ-시클로덱스트린 등)에 의해 나타내어질 수 있다:

여기서 "p"는 1 내지 8의 정수이고, "(_)"는 제시되지 않은 시클로덱스트린의 임의로 치환된 글루코피라노시드 단위를 나타내고, 각각의 R₁₄ 내지 R₁₆은 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₂ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택된다. 일부 실시양태에서, R₁₄ 내지 R₁₆은 실란올 (예를 들어, -OSi(OH)₂O-)을 통해 시클로덱스트린 코어에 관능화된, 상기 개시된 바와 같은 기 중 하나 이상을 포함한다.

일부 실시양태에서, 예를 들어, 시클로덱스트린을 개질시키는 화학적 방법을 이용하여 표면 알콜 자리에서 시클로덱스트린에 부착되는 퍼플루오린화된 탄소 쇄를 부가할 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트 Y는 하기를 포함한다:

일부 실시양태에서, 상기 제시된 바와 같이, Y는 플루오로카본 개질된 시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 실란 모이어티가 플루오로카본 쇄를 부착시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다른 커플링 결합이 사용될 수 있다 (예를 들어, 에스테르, 아미드, 직접 탄소 결합, 에테르, 티오에테르, 가교 배위 복합체, 또는 클릭-화학 커플링). 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린에 관능기를 커플링하는 방법은 NHS/EDC 커플링 또는 "클릭" 화학 접근법을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다른 화학적 접근법 (히드록실에 대해 비닐 기)이 또한 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린의 모든 히드록실 관능기의 부분적인 또는 완전한 관능화가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 혼합 관능기가 사용되어 성능에 대한 추가의 제어를 부여할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이러한 관능화된 시클로덱스트린은 오래 지속되는 대비된 표면을 단일 단계에서 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, 개질된-bCD는 배합에 따라 수불용성일 수 있다.

도 4a-4c는 보석에 결합되지 않은 상태의 가능한 앵커 게스트 모티프 (도 4a), 도 4a의 게스트와 호스트 사이의 상호작용 (도 4b), 및 호스트와 게스트 사이의 상호작용의 공간-채움 구조 도식 (도 4c)을 제시한다. 일부 실시양태에서, 보석과의 반응 전에, 앵커 및 게스트 분자(200)는 도 4a에 제시된 바와 같은 4-(1-아다만틸)아닐린을 포함한다.

일부 실시양태에서, 표면과 혼합되어 앵커-관능화된 표면을 제공하는 전구체 앵커/게스트 모티프는 카르벤이다. 일부 실시양태에서, 카르벤은 하기 화학식 중 하나 이상을 갖는다:

일부 실시양태에서, 카르벤은 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이 디아조-전구체로부터 제조된다. 일부 실시양태에서, 카르벤 (예를 들어, 부합하는 디아조-화합물로부터 제조됨)은 4-(1-아다만틸)페닐 카르벤 또는 1,1'-((메틸렌-카르벤)비스(4,1-페닐렌))비스(메틸아다만탄)을 포함한다:

일부 실시양태에서, 아다만틸 기 (펜던트 게스트 기) 또는 유사한 형상의 게스트를 제공하는 다른 화합물이 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 게스트 분자(200)는 상업적으로 입수가능한 앵커 분자(400)이다.

일부 실시양태에서, 비테더링된 앵커 분자는 이들을 함께 적어도 약 127℃의 온도로 가열함으로써 다이아몬드에 결합된다. 일부 실시양태에서, 비테더링된 앵커 분자는 이들을 함께 적어도 약: 80℃, 110℃, 125℃, 150℃, 180℃, 200℃, 상기 언급된 값들 사이의 값, 이들 값을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위 등의 온도로 가열함으로써 다이아몬드에 결합된다. 일부 실시양태에서, 가열은 디아조 기로부터 질소를 유리시켜 카르벤을 제공하며, 이것이 이어서 표면 (예를 들어, 다이아몬드 표면)과 반응한다.

일부 실시양태에서, 앵커 분자는 도 2b에 제시된 바와 같이, 단일 앵커 자리(201), 또는 복수의 앵커 자리 (제시되지 않음)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 도 2b에 제시된 바와 같이, 단일 게스트 자리(202), 또는 복수의 게스트 자리 (도 5a에 제시됨)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 앵커 자리는 아민 기(401) (도 4a에 제시된 바와 같음)이다. 일부 실시양태에서, 게스트 자리는 페닐 기(403)의 4 위치에 각각 결합된 아다만탄-기반 기(402)이다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 단일-분지형의 상업적으로 입수가능한 앵커 분자 (예를 들어, 4-(아다만탄-1-일)아닐린, 유사한 게스트 등)일 것이다. 일부 실시양태에서, 아다만탄 게스트 자리(402)는 도 4b에 제시된 바와 같이, 호스트 분자(450)의 포켓(451)을 통해 호스트 분자(450)에 가역적으로 결합한다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 시클로덱스트린이다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 제시된 바와 같이 β-시클로덱스트린(450)이다. 일부 실시양태에서, 도 4c에 제시된 바와 같이, 게스트 자리(402)는 호스트 분자와 도 4b의 골격 구조 형태로 제시된 바와 같은 분자간 상호작용을 이루어 게스트-호스트 상호작용을 이룬다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 앵커 분자와의 결합 전에, β-시클로덱스트린은 다이아몬드의 표면 화학을 조정하도록, 구체적으로 정도의 차이는 있더라도 친수성이 되도록 추가로 관능화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 게스트 분자(250, 450) 상의 노출된 히드록실 기의 개질 또는 부분적 개질이 표면 분자 (예를 들어, 게스트 분자)의 가역적 결합 전 및/또는 후에 표면 특성의 맞춤화를 가능하게 한다. 예를 들어, 예로서 시클로덱스트린을 사용하는 경우에, 하기 기 중 하나 이상이 시클로덱스트린의 표면 히드록실에 공유 연결될 수 있다: C_1-6 알킬, 폴리에테르 (예를 들어, 트리에틸렌 글리콜, 올리고에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜) 등.

일부 실시양태에서, 앵커/게스트 단위는 그리냐르 시약을 사용하여 그리냐르 반응을 통해 보석에 관능화된다. 일부 실시양태에서, 그리냐르 시약은 앵커/게스트 단위에 결합되는 유기금속성 마그네슘 할로겐화물이다. 일부 실시양태에서, 보석과 혼합하면, 그리냐르 시약이 앵커/게스트 단위를 보석 표면에 커플링한다. 일부 실시양태에서, 하기 화학식 중 하나 이상에 의해 나타내어진 그리냐르 시약이 앵커/게스트 코팅된 보석을 제조하는데 사용된다: 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, 여기서 A, X, X', m, 및 m'은 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같다.

일부 실시양태에서, 앵커 분자(200)의 말단에 있는 펜던트 아다만탄 기가 β-시클로덱스트린(450)을 위한 수용기로서 작용한다. 일부 실시양태에서, 관능화된 다이아몬드가 β-시클로덱스트린으로 처리되어 다이아몬드 표면에 시클로덱스트린 관능기를 노출시킨 β-시클로덱스트린/앵커 복합체 (또는 커플링)를 형성한다.

일부 실시양태에서, 도 5a에 제시된 바와 같이, 앵커 분자(500)는 하나 초과의 게스트 부분(502) 및 단일 앵커 부분(501)을 포함하는 다분지형 구조를 갖는다. 일부 실시양태에서, 도 5a에 제시된 바와 같이, 앵커 분자는 페닐 기(505)의 4 위치에 각각 결합된 아다만탄 게스트 자리(502)의 이분지형 구조(500)이며, 여기서 2개의 페닐 기는 앵커 분자의 앵커 부분으로서 작용하는 단일 부착 지점(501)에서 공동-종결된다. 도 5b는 시클로덱스트린의 확대도를 제시한다.

도 5c는 다이아몬드 (또는 다른 보석)의 직접적 관능화에 대한 개략도를 제시한다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 카르벤이 용액 상태로 디아조-화합물로부터 제조된다. 일부 실시양태에서, 카르벤 (또는 카르벤을 생성하는 카르벤 전구체)이 용액 상태로 보석과 혼합되어 보석을 관능화시킨다. 일부 실시양태에서, 카르벤 용액 (및/또는 카르벤 전구체 용액)이 보석에 적용되거나 또는 보석이 용액 중에 액침된다 (또는 부분적으로 액침된다). 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 카르벤 용액 (및/또는 카르벤 전구체 용액)이 보석과 함께 가열되어 보석을 앵커/게스트 분자로 관능화시킨다. 일부 실시양태에서, 디아조 기를 갖는 전구체는 서서히 가열되어 질소 기를 질소 (N₂)로서 떨어트림으로써, 반응성 카르벤 중간체를 남긴다. 이러한 카르벤 기는, 예를 들어, 가역적 리프트-오프 레지스트 층을 위한 앵커 층 (도 5c의 좌측 패널)을 형성하면서 신속히 다이아몬드 표면에 결합한다. 일부 실시양태에서, 표적 분자는 용액 상태로 β-시클로덱스트린 (도 5c의 중앙 패널에 제시됨)을 위한 게스트로서 작용하는 2개의 펜던트 아다만틸 기를 포함한다. 최종 결과는 β-시클로덱스트린이 다이아몬드 표면에 그라프팅되도록 하기 위한 공유 수용기의 박막 필름이다 (도 5c의 우측 패널).

도 5d는 1,1'((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스메틸아다만탄을 사용하는 다이아몬드 (또는 다른 보석)의 직접적 관능화에 대한 개략도를 제시한다. 제시된 바와 같이, 이 디아릴디아조 화합물은 2종의 주요 구성요소를 함유한다: 메틸아다만탄 (수용기 부분) 및 카르벤 전구체 (디아릴디아조 단위, 앵커 부분). 무가공 다이아몬드 표면은 펜던트 아다만틸 기를 갖는 분자상 카르벤의 원위치 형성에 의해 공유적으로 관능화된다. 도 5e는 β-시클로덱스트린 및 도 5d의 앵커/게스트 모티프의 공간 채움 도식을 사용한 개략도를 제시한다. 일부 실시양태에서, 도 5e에 제시된 바와 같이, 다이아몬드를 위한 가역적 리프트-오프 층이 무가공 다이아몬드 표면 (제시되지 않음)으로부터, 펜던트 아다만틸 기를 갖는 분자상 카르벤의 원위치 형성에 의해 (도 5e, 좌측 패널) 공유적으로 관능화되어 제조된다. 이는 β-시클로덱스트린 (β-CD)의 후속 부착 (도 5e, 중앙 패널)을 위한 수용기를 생성한다. 다이아몬드는 다이아몬드 표면의 계면 특성을 개질시키면서, 다이아몬드 기재에 부착된 얇은 단일층 레지스트에 의해 이와 같이 관능화된다 (도 5e, 우측 패널).

일부 실시양태에서, 도 6a-6b에 제시된 바와 같이 그리고 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 보석에 앵커 분자를 관능화시키는 것은, 이 경우에 X 및 X'에 의해 나타내어진, 각각의 페닐 기의 4-위치에 가변 게스트 기(607, 607')를 갖는 전구체(604)의 사용을 수반한다. 일부 실시양태에서, 가변 기가 사용되지 않고, 동일한 X 기가 사용된다. 일부 실시양태에서, X 기는, 도 5d 및 6c에 제시된 바와 같이, 둘 다 아다만틸이며, 이로써 전구체 앵커 분자(604)의 게스트 부분은 비스(4-아다만틸페닐)이 된다. 일부 실시양태에서, 전구체 앵커 분자의 앵커 부분(606)은 디아조메탄 (예를 들어, 1,1'-((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(아다만탄))을 형성하도록 결합된 디아조 기이다. 일부 실시양태에서, 전구체 분자는 비스(4-아다만틸페닐) 디아조메탄이다.

일부 실시양태에서, 도 6b에 제시된 바와 같이 그리고 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 전구체 앵커 분자(604')는 앵커 부분을 다이아몬드 표면에 결합시키는 과정을 시작하기 위해 승온에서 (예를 들어, 130℃에서 또는 그 근처에서) 용액 상태로 반응된다. 일부 실시양태에서, 반응은 디아조메탄으로부터 디아조 기(606)를 제거하여, 활성화된 음이온성 메틸 기(606')를 생성하는 것으로 진행된다. 일부 실시양태에서, 이러한 활성화된 메틸 기는, 도 6d에 제시된 바와 같이, 다이아몬드 표면과 반응되어 결합된 앵커 분자 (예를 들어, 1,1'-비스(4,1-페닐렌))비스(아다만탄))를 형성한다. 일부 실시양태에서, 이는 다이아몬드 표면에 결합된 비스(4-아다만틸페닐) 앵커 분자(610)를 형성한다.

본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 도 5c에 개략적으로 제시된, 다이아몬드 기재 상에 가역적 리프트-오프-층을 제조하는 2단계 방법이 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 단계는 맞춤-설계된 "앵커" 분자 (예를 들어, (1,1'-((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(아다만탄)) 등 (도 6a))를 다이아몬드의 표면에 공유 결합시키는 것이다 (도 6d). 일부 실시양태에서, 화학 증착 (CVD) 다이아몬드 기재가 관능화를 위한 기재로서 (예를 들어, 다이아몬드, 다른 보석 표면, 또는 비-보석 표면에 대한 모델로서) 사용된다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 앵커 분자는 아다만틸 기 (또는 일부 다른 게스트 분자)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 소수성 화합물이 다이아몬드 표면 (또는 다른 테스트 표면)에 적용되고, 이어서 약 100℃ (및/또는 약: 80℃, 100℃, 150℃, 200℃ 이상, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위)로 서서히 가열된다. 특정한 메카니즘 이론에 얽매이지는 않지만, 일부 실시양태에서, 화학 반응이 디아조 기를 질소 기체로서 탈리하여, 카르벤을 형성한다. 일부 실시양태에서, 카르벤은 이어서 수소 종결된 다이아몬드 표면과 반응한다. 일부 실시양태에서, 화학 반응은 진공 오븐 내 적당한 온도에서 수행될 수 있다.

일부 실시양태에서, 표면에 공유 연결되면, 펜던트 아다만틸 케이지가 기재에 부착된다 (도 6d). 일부 실시양태에서, 이들 기는 β-시클로덱스트린과의 호스트-게스트 상호작용을 위한 게스트로서 작용하며, 이는 공지된 가장 강력한 초분자상 호스트-게스트 조립체 중 하나이다. 일부 실시양태에서, 기재는 이어서, 도 5e에 개략적으로 제시된 바와 같이, 친수성 β-시클로덱스트린 용액 중에 침지되어, β-시클로덱스트린 단일층의 형성을 가능하게 한다. β-시클로덱스트린은 위험이 거의 없으면서 수많은 가정용 방향제 및 공기 살균제의 활성 성분인, 수용성의 저렴한 상업적으로 입수가능한 화합물이다 (예를 들어 페브리즈(Febreeze)™).

일부 실시양태에서, 도 7a에 제시된 바와 같이, 시스템은 벨크로(Velcro)처럼 작용하며, 여기서 앵커 분자(700)는 호스트 분자(750)를 부착시키기 위한 후크로서 작용한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자(700)는 호스트 분자(750)를 끌어당기고 고정시킨다. 일부 실시양태에서, 최종 관능화된 표면은 정렬된 단일층으로 다이아몬드 표면에 부착된 앵커 분자 (후크), 표면 위에서 그 자체에 결합하는 호스트 분자의 무질서한 층 (펠트)을 갖는 이중층 벨크로 리본과 유사하다. 일부 실시양태에서, 처리된 표면의 바깥 면은 친수성이다.

일부 실시양태에서, 표면에 부착된 앵커 코팅은 영구적이다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 앵커의 친수성 호스트 관능기는 호스트-게스트 포접 복합체를 통해 부착된다. 일부 실시양태에서, 호스트는 게스트 모이어티에 부착되면서 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이 관능화될 수 있다 (도 7b 참조). 제시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 노출된 OH 기의 개질이 맞춤화를 가능하게 한다. 일부 실시양태에서, 이는 제시된 유형의 플루오로옥틸 쇄를 포함할 것이다. 일부 실시양태에서, 단지 -CH₂OH 히드록실만이 관능화된다 (및/또는 반응성임). 일부 실시양태에서, 호스트의 알콜 자리는 임의의 관능성 단위로 관능화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 임의의 관능화 기술이 사용된다. 일부 실시양태에서, 제시된 바와 같이, 반응성 실란이 기체 상으로 커플링되어 관능화된 호스트를 제공한다. 도 7b에 제시된 바와 같이, 관능화된 호스트는 플루오린 풍부 표면을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면은 진공 챔버 내에 배치되고, 실란이 액체 (예를 들어, 액적)로서 표면 상에 배치된다. 이어서, 진공이 대략 하룻밤의 기간 동안 인가되어 관능화된 표면을 제조할 수 있다.

일부 실시양태에서, 관능화된 표면의 합성-후 개질 (도 7b에 제시된 바와 같음)은 구축물에 소유성을 부여한다. 일부 실시양태에서, 앵커-관능화된 표면은 이어서 기체 상 실란, 예를 들어, 트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로옥틸)실란에 노출된다. 일부 실시양태에서, 클로로실란은 표면 또는 앵커 (또는 존재할 수 있는 다른 표면, 예컨대 반지 세팅)와 반응하는 것이 아니라, 시클로덱스트린 상의 알콜 기와 직접 반응할 것이다. 일부 실시양태에서, 이러한 접근법에 의해, 코팅은 저렴한 기체 상 시약을 사용하여 단일 단계에서 용이하게 플루오린화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다수의 클로로실란 또는 관련된 화학적 기를 갖는 다른 분자가 표면을 플루오린화된 화합물과 효과적으로 가교시키는데 사용되어, 필름의 체류 시간 및 내구성을 크게 증가시킬 수 있다.

일부 실시양태에서, 호스트-게스트 상호작용이 본질적으로 영구적이지 않기 때문에, 호스트는 게스트로부터 분리되어질 수 있고, 코팅의 표면 특성은 시간의 경과에 따라 열화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유리하게는, 호스트는 유지관리 단계를 사용하여 대체될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유지관리 단계는 친수성 관능기 (또는 호스트가 친양쪽성 또는 소수성 특성을 갖는 경우에는 친양쪽성 또는 소수성 관능기)를 재도입하도록 수행될 수 있다.

일부 실시양태에서, 관능화의 가역성이 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같은 하나 이상의 실시양태를 사용하여 달성된다. 일부 실시양태에서, 관능화의 가역성은 하나 이상의 목적을 달성하며, 예컨대 적어도 시클로덱스트린의 제거를 가능하게 하여 표면 (예를 들어, 다이아몬드 또는 다른 보석)의 원래의 표면 특성을 회복시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 가역성은 파괴성 또는 비-파괴성이다. 일부 실시양태에서, 호스트로 관능화된 표면은, 호스트에 경쟁적으로 결합하며 그를 표면으로부터 제거하는 유리 게스트 분자 (예를 들어, 앵커에 결합되지 않은 것)에 노출될 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 다이아몬드의 아다만틸 함유 앵커 상의 시클로덱스트린 호스트는 아다만탄을 함유하는 용액 (예를 들어: 5 ppm의 아다만탄이 함유된 에탄올/물 혼합물) 중에 배치될 수 있다. 일부 실시양태에서, 용액 상 아다만탄과 표면-결합된 것 사이의 경쟁이 가용성 용액-상 복합체의 형성에 유리하며, 이로써 다이아몬드의 원래의 표면 특성을 회복시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 수용기 (예를 들어, 호스트) 구조는 다이아몬드 표면 상에 잔류할 것이다. 대안적으로, 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린의 산-기반 가수분해가 이용되어 시클로덱스트린 링커를 가수분해시킨다. 시클로덱스트린 링커의 단일 절단은 이를 선형 탄수화물 올리고머로 전환시킬 것이며, 이는 가용화되고 더 이상 표면에 영향을 미치지 않을 것이다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린은 다른 화학적 수단, 예컨대 열 처리 또는 과망가니즈산염에 의한 시클로덱스트린의 산화로 파괴될 수 있다.

일부 실시양태에서, 앵커의 부착은 가역적이거나 또는 분해가능하다. 일부 실시양태에서, 카르벤 방법이 다이아몬드 표면과의 탄소-탄소 결합을 생성한다. 일부 실시양태에서, 이 결합의 제거는 그렇게 하기 위한 방법이 다이아몬드 표면을 손상시킬 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 그러나, 가수분해성 결합이 앵커 모이어티 상에 위치한다면, 강산 (HCl, HNO₃, H₂SO₄)에 의한 처리가 제거되는 가수분해성 결합 상의 모든 것으로부터 앵커를 절단할 것이다. 일부 실시양태에서, 게스트 관능기 또는 특성 부여 관능기 (예를 들어, X)는 가역적으로 또는 분해가능하게 A에 결합될 수 있다. 이러한 화합물의 한 예가 여기서 제시된다.

일부 실시양태에서, 상기 화합물 (또는 다른 분해가능하게 연결된 화합물)은 분해가능하지 않게 연결된 게스트-앵커 시스템과 본질적으로 동일하게 기능을 수행할 수 있다. 일부 실시양태에서, 아미드 결합 (C=ONH)은 강산으로의 처리에 의해 절단될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이러한 절단의 결과는 다이아몬드 표면 상에 잔류 탄소를 남길 것이지만, 이러한 추가의 탄소는 임의의 과학적 방법에 의해 용이하게 검출가능하지 않을 것이고 질소를 함유하지 않을 것이다. 일부 실시양태에서, 아미드 결합은 임의의 다른 가수분해성 단위, 예를 들어, 에스테르로 대체될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 또한 보다 화학적인 시스템 예컨대 금속/카르복실산 염에 의해 대체될 수 있다.

일부 실시양태에서, 시클로덱스트린은 그의 호스트의 정체 (형상, 크기, 구조, 화학)와 관련된 결합 상수를 갖는다. 일부 실시양태에서, 아다만탄/bCD 커플은 특히 강력한 쌍이다. 일부 실시양태에서, β-시클로덱스트린 공동보다 상당히 더 큰 앵커 분자는 시클로덱스트린에 잘 커플링되지 않을 것이므로, 이러한 보다 큰 앵커는 β-시클로덱스트린을 인지가능하게 끌어당기지 않을 것이다. 반대로, 보다 작은 게스트는 β-시클로덱스트린과의 훨씬 더 약하고 보다 더 불안정한 상호작용을 가질 것이다. 일부 실시양태에서, 이러한 효과는 표면 상의 상이한 앵커의 비의 변화에 의해 정확한 양으로 상이한 물질을 공동배치하기 위해 활용될 수 있다.

도 7c는 알파, 베타, 및 감마 시클로덱스트린 크기를 비교한다. 제시된 바와 같이, 일부 실시양태에서, 게스트 크기는 상이하다. 일부 실시양태에서, 상이한 앵커 분자를 부착시킴으로써 차등 포획이 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, β-시클로덱스트린을 위한 맞춤 호스트로서 아다만틸이 사용될 수 있는 반면, γ 또는 α 시클로덱스트린을 위해서는 각각 보다 큰 게스트 (예를 들어, 아이세안, 카르보란) 또는 보다 작은 게스트 (예를 들어, 나프틸, 트리시클로옥틸)가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면이 카르벤 방법 또는 유사한 접근법 및 부착된 적절한 크기의 앵커에 의해 관능화된다면, 시클로덱스트린이 용액 중에 혼합되고 동시에 표면에 적용될 수 있으며, 여기서 이들은 그의 표적 호스트와 상호작용할 것이다. 일부 실시양태에서, 앵커 단위의 비의 변화에 의해, 침착되는 물질의 상대적 커버리지 및 국부적 위치설정이 엄격하게 제어될 수 있다.

일부 실시양태에서, 도 7d에 제시된 바와 같이, 시클로덱스트린은 특정한 '화물'을 부착시키도록 합성-전 개질될 수 있으며, 여기서 화물은 시클로덱스트린에 화학적으로 연결될 수 있는 임의의 분자, 나노입자, 요소, 촉매, 관능기, 생체분자, 단백질, 호르몬, 물질, 또는 실체를 나타낸다. 일부 실시양태에서, 인식-기반 조립체에 의해 글리스텐 접근법을 통해 이들 요소의 복합 혼합물이 표면에 부착되거나, 또는 단계적 접근법이 사용되어 물질을 순차적으로 침착시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 대표적인 예로서, 나노입자가 aCD를 관능화시키는데 사용되고, 효소가 bCD에 그라프팅될 수 있고, DNA 가닥이 감마CD에 부착된다. 일부 실시양태에서, 표면 상에서의 비는 임의적으로 2:1:2로서 선택되며, 이와 같이 하여 화물에 차등을 둔다. 일부 실시양태에서, 이러한 기술은 완전 직교 화학을 사용하여 이질적인 요소를 비공유적으로 부착시키는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이들과 같은 접근법은 분자 촉매, 항체, 나노입자, 또는 중합체의 표면에 대한 무관능기 부착을 가능하게 한다.

일부 실시양태에서, 도 8a-8h에 제시된 바와 같이, 표면 관능성을 부여하는 분자 (예를 들어, 호스트 분자, 예컨대 β-시클로덱스트린)는 시간의 경과에 따라 마모되어, 일부 앵커 분자가 노출되도록 한다(800). 일부 실시양태에서, 도 8b에 제시된 바와 같이, 오염 또는 노화되어 있는 관능화된 다이아몬드는 비누 및/또는 호스트 분자(850) 또는 그의 유도체의 용액(890) 중에 유지된다. 일부 실시양태에서, 비누가 임의의 오염물 (제시되지 않음)을 풀어내고, 유리 호스트 분자(850)가 유리 앵커 게스트 모이어티(802)와 결합한다. 일부 실시양태에서, 관능화 및 코팅된 표면이 기름기 및 먼지층에 의해 심하게 오염되면, 호스트 분자(850)가 도 8d에 제시된 바와 같이 표면으로부터 해리된다. 일부 실시양태에서, 오염된 표면은 도 8e에 제시된 바와 같이, 청정제(895)를 사용한 화학 처리에 의해 그의 원래의 앵커-관능화된 상태로 되돌아갈 수 있다. 일부 실시양태에서, 청정제는 산 또는 염기이다. 일부 실시양태에서, 산은 약: 3, 2, 1, 0 이하, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위의 pH를 갖는다. 일부 실시양태에서, 염기는 약: 11, 12, 13, 14 이상, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위의 pH를 갖는다. 일부 실시양태에서, 계면활성제 용액 중 잔류하는 결합된 호스트 분자의 가수분해는 극미량의 결합된 호스트 분자를 모두 필름으로부터 제거한다 (도 8f에 제시된 바와 같음). 일부 실시양태에서, 산, 염기, 및/또는 계면활성제 용액으로의 처리는 앵커 분자를 실질적으로 제거하지 않거나 또는 그에 달리 영향을 미치지 않는다. 일부 실시양태에서, 산, 염기, 및/또는 계면활성제 용액으로의 처리 후에, 청정화된 표면(896)은 도 8g에 제시된 바와 같이, 호스트 분자(850)의 재적용을 위한 상태로 회복된다. 일부 실시양태에서, 관능화된 다이아몬드 표면(849)은 이로써 호스트 분자의 결합된 층으로 재마감되어, 호스트-게스트 단위 및 분자상 코팅을 개질시킨다 (예를 들어, 도 7a에 기재된 구조).

일부 실시양태에서, 청정화 및/또는 재-관능화 과정 (호스트 분자를 사용함)은 다이아몬드 표면을 전시실에서의 상태로 유지하기 위해 매월, 매주, 또는 매일 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자 (및/또는 호스트 분자 및 계면활성제)의 용액은 커버리지에서의 임의의 갭을 채우는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 산 및/또는 염기 용액 및 호스트 분자 (및/또는 호스트 분자 및 계면활성제)의 용액은 다이아몬드에 코팅 (예를 들어, 친수성 코팅)을 완전히 재생시키기 위해 차례로 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 재생은 가정에서 사용자에 의해 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이들 용액은 다이아몬드를 친수성 층으로 완전히 재표면처리할 수 있다. 일부 실시양태에서, 앵커 배치 및 또는 호스트 배치를 포함한 과정은 가역적 또는 비가역적이다. 일부 실시양태는 사용자가 보석의 재-코팅을 수행할 수 있도록 하기 위한, 호스트 용액 및 청정액 (예를 들어, 산, 염기, 및/또는 계면활성제 용액)을 포함하는 키트를 제공한다.

일부 실시양태는 하기 이익 중 하나 이상을 제공한다: 열에 민감하지 않은 표면, 안전하고 사용하기 용이한 코팅 용액 시스템, 가정에서 수행될 수 있는 코팅 및 코팅 제거 시스템, 저렴한 물질 (시클로덱스트린 등)의 사용, 비-파괴성 다이아몬드 재생 및 보호 (적층 코팅), 및 다이아몬드 칩 상의 이들 시스템을 테스트하는 능력.

일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 분자상 코팅 (예를 들어, 나노분자상 코팅)은 부동태, 비-반응성, 소수성/친유성 표면을 관능성 표면으로 전환시키는 표면 코팅이다. 일부 실시양태에서, 표면은 관능성 화합물의 나노규모 층 (예를 들어, 약: 1 nm, 5 nm 이하의 두께를 갖는 층)을 결합시키고 유지할 수 있다. 이러한 적층된 층은 표면에 임의의 목적하는 관능성을 부여하도록 배합된다. 예를 들어, 친수성 코팅의 존재는 다이아몬드 표면에 대해 하기 이점, 또는 다른 이점 중 하나 이상을 달성할 것이다: (a) 주얼리 다이아몬드의 오염 속도 감소, (b) 다이아몬드의 청정화의 단순화. 일부 실시양태에서, 코팅 자체는 (c) 가역적이고, (d) 회복가능하며, (e) 초기 코팅의 적용 이상으로 표면 자체를 열화 또는 개질시키지 않을 것이다.

일부 실시양태에서, 분자상 코팅은 왁스, 바니시, 실러로서, 우레탄 피니셔에 의해, 또는 해당 물질에 오일을 전달하는 화학물질에 의해 적용된다. 일부 실시양태에서, 분자상 코팅은 표면에 적용되는 용매에 용해된 화학적 화합물이다. 일부 실시양태에서, 코팅은 물질의 배합물의 일부이다. 일부 실시양태에서, 물질은 자연 발생적으로 끌어당기거나 또는 표면에 존재하는 분자와 통합된다. 일부 실시양태에서, 이러한 접근법은 물질 내부의 분자가 표면으로 이동하게 한다. 일부 실시양태에서 분자

일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 코팅은 하기 적용 중 어느 하나에 사용될 수 있다: 보석 코팅으로서, 항미생물 표면으로서, 용액과 표면 사이의 상호작용을 재생성 코팅으로 차단함으로써 생물오손을 방지하기 위해, 신호-증강된 감지를 위해, 후속 ELISA (효소-연결 면역흡착 어세이)를 위한 단백질 및 항체의 비-공유 표면 부착을 위한 직접-포획 표면으로서, 약물 용리 표면, 치료제의 제어 방출을 위한 상처 접촉 코팅으로서, 환경 제어 시스템으로서, 식품 또는 음료 포장 시스템으로서, 촉매 표면 코팅으로서, 크로마토그래피 분리 또는 검출을 위해, 노출된 표면에 있어서의 표면의 청정화를 용이하게 하기 위해.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 기술 및 구조는 벽, 바닥, 작업대, 의료 디바이스의 표면, 플라스틱 표면 등을 개질시키는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 이들 기술은 병원, 요양원, 초등학교, 외과용 도구 (예를 들어, 스칼펠, 나이프, 후크, 견인기, 외과용 기기, 내시경 도구, 트위저, 겸자, 봉합 도구, 후두경 등)에 영구적, 반영구적 항미생물, 또는 재생가능한 코팅을 부여하는데 유용하다. 일부 실시양태에서, 이들 기술은 병원, 요양원, 초등학교에서 영구적, 반영구적 항미생물, 또는 재생가능한 코팅을 부여하는데 유용하다. 일부 실시양태에서, 외과용 도구의 표면의 개질은 추가로 감염을 유발할 수 있는 미생물에 저항한다. 일부 실시양태에서, 플라스틱 표면의 개질은, 예를 들어, 튜브에서 액체 척력을 감소시켜 내용물이 방해받지 않고 유동하도록 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 표면의 개질은 아동용 장난감에 대해 항미생물 코팅이 제조되도록 한다. 일부 실시양태에서, (예를 들어 외과용 디바이스의) 표면의 개질은 감염의 가능성을 감소시키고/거나, 디바이스가 보다 용이하게 삽입/제거되도록 하는 표면을 생성하고/거나, 의약/치료제를 끌어당기는/밀어내는 표면을 생성한다. 일부 실시양태에서, 하기 항미생물제 및 소독제 부류가 본원에 개시된 앵커, 게스트, 및/또는 호스트 중 하나 이상에 관능기를 통해 결합된다 (예를 들어, 공유 결합, 이온 결합, 복합체화 등을 통해): β-락탐, 페니실린, 세팔로스포린, 마크롤리드, 테트라시클린, 메트로니다졸, 클린다마이신, 항진균제, 아미노글리코시드, 플루오로퀴놀론, 은 나노입자, 구리 나노입자, 양자점, 및 하이포클로라이트, 퍼옥시드, 또는 붕산 기, 아이오딘, 금속 이온을 함유하는 킬레이트화 기를 갖는 관능기를 갖는 분자. 일부 실시양태에서, 하기 항미생물제가 본원에 개시된 앵커, 게스트, 및/또는 호스트에 관능기를 통해 결합된다: 반코마이신, 페니실린 V, 아목시실린, 세팔렉신, 세파드록실, 클린다마이신, 메트로니다졸, 독시시클린, 세파졸린, 클린다마이신, 에리트로마이신, 클린다마이신, 플루코나졸, 메트로니다졸, 니트로푸란, 나프탈이미드, 살리실아닐리드, 비피리디늄, 퀴나졸리딘디아민, 은 나노입자, 구리 나노입자, 양자점, 및 하이포클로라이트, 퍼옥시드, 또는 붕산 기, 아이오딘, 금속 이온을 함유하는 킬레이트화 기를 갖는 관능기를 갖는 분자.

플라스틱은 일회용부터 고내구성 적용에 이르기까지, 다양한 분야에서 필수적이다. 플라스틱 표면 (예를 들어, 플라스틱 필름 또는 성형된 물질의 표면)은 시간의 경과에 따라 박테리아, 먼지 및 먼지층을 끌어당기거나 또는 그에 의해 오염될 수 있다. 먼지 및 먼지층은 물질의 외관을 흐릿하게 하고, 기계적 적용에서 성능에 영향을 미치며, 박테리아 또는 바이러스 입자의 잠복에 의해 인간 건강에 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시양태에서, 플라스틱은 외부 표면의 직접적인 화학적 관능화에 의해 개질될 수 있다. 일부 실시양태에서, 플라스틱에 대한 앵커 관능기의 커플링은 표준 화학적 커플링 조건 (예를 들어, 카르보디이미드 커플링, 예를 들어, N-히드록시숙신이미드 (NHS)를 사용하는 것 및 1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드 (EDC) 커플링), "클릭" 화학, 다른 화학적 접근법 (히드록실에 대해 비닐 기)을 포함할 수 있거나, 실란 또는 관련된 시약이 표면 히드록실 자리에 앵커링될 수 있거나, 카르벤이 C-H 결합에의 삽입을 위해 사용될 수 있거나, 또는 공유 결합의 형성을 수반하는 다른 방법이 또한 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 플라스틱은 앵커 관능기를 포함하는 부차적 중합체 쇄와 블렌딩될 수 있다.

일부 실시양태에서, 가소제는 플라스틱에 그의 특성을 변화시키기 위해 통합되는 화학물질이다. 일부 실시양태에서, 중합체는 저항성 특성 (예를 들어, 먼지 또는 다른 오염물에 대한 저항성)을 부여하는 앵커 관능기를 포함하는 가소제 분자와 블렌딩될 수 있다. 일부 실시양태에서, 가소제는 앵커로서 작용하는 게스트 (예를 들어, 아다만틸 기)로 관능화된다. 일부 실시양태에서, 가소제는 표면에 앵커 분자를 노출시키도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 앵커-가소제 쌍이 마모 후에 지속적으로 표면으로 확산될 수 있기 때문에 가소제 관능기는 자가-치유 품질을 부여한다. 일부 실시양태에서, 게스트 (예를 들어, 아다만틸 기)는 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린) 초분자상 커플에 대한 임의의 적합한 게스트 분자에 의해 대체될 수 있다. 일부 실시양태에서, 게스트 모이어티의 크기는 상이한 크기의 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린) 또는 관련된 초분자상 커플에 걸쳐 선택성을 부여하도록 달라질 수 있다.

일부 실시양태에서, 공중합체는 1종 초과의 종류의 단위를 갖는, 2종의 상이한 단량체의 반응에 의해 제조된 중합체이다. 일부 실시양태에서, 2종의 단위가 임의의 비로 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 공중합체는 블록형으로 발견된다. 일부 실시양태에서, 공중합체의 1종의 단위가 초분자상 코팅을 위한 게스트 분자로 관능화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 공중합체의 1종의 단위 또는 2종의 단위 둘 다가 앵커로 합성-후 개질될 수 있다. 일부 실시양태에서, 이러한 관능화는 카르벤으로, NHS:EDC 커플링으로, "클릭" 화학으로, 또는 물질에 대한 결합을 형성하기 위한 임의의 다른 적합한 방법으로 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 앵커는 플라스틱의 표면에 존재할 것이다. 일부 실시양태에서, 플라스틱에 대한 손상은 (본원에 개시된 바와 같이 관능화될 수 있는) 보다 많은 앵커를 드러낼 것이다. 도 19a-d는 본원에 개시된 바와 같은 특정 실시양태를 나타낸다. 도 19a 및 19b는 중합체 쇄를 제공하고, 도 19c 및 19d는 이블록 공중합체 쇄를 나타낸다. 청색 가닥은 호스트 분자에 대해 적합한 게스트 분자로 관능화된 중합체를 나타낸다. 시클로덱스트린 또는 다른 호스트 분자가 용액으로부터 청색 중합체에 결합한다.

목재는 벽, 목재, 조리, 건축을 위해 사용되는 통상의 물질이다. 시간의 경과에 따라, 목재의 다공성 성질은 화학적 노출, 예컨대 수분 흡수, 곰팡이, 물리적 연마에 의해 손상될 수 있다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 목재 내로 함침될 수 있다 (물리적으로 흡수되거나 또는 화학 결합을 통해). 일부 실시양태에서, 목재에 대한 화학 결합은 히드록실 또는 카르복실 관능기의 관능화에 의해, 탄수화물에 임의의 화학 결합을 생성함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 화학 결합은 목재의 셀룰로스 또는 리그닌 구성요소의 절단 후에 부수적으로 이용가능한 히드록실 관능기에 대한 부착에 의해 형성된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 경유 오일에 용해시킴으로써 목재 내로 함침된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 바니시 중의 성분으로서 포함되거나 또는 주요 구성요소이다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 목재 표면에 직접 적용된다. 일부 실시양태에서, 코팅은 앵커 분자에 부착되어, 그에 따라 목재를 코팅할 수 있다. 일부 실시양태에서, 코팅 관능성은 함침된 앵커 분자의 표면으로의 이동에 의해 유지될 수 있다. 일부 실시양태에서, 코팅은 오일, 먼지층, 및 물을 밀어내어, 목재를 보존한다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 바니시 중의 성분으로서 포함되거나 또는 주요 구성요소이다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 목재 표면에 직접 적용된다.

석재 및 세라믹은 광범위한 광물 및 생성물에 의해 기술되는 복합 물질이다. 일부 실시양태에서, 앵커는 석재의 표면에 화학적으로 부착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 물질을 침투하는 용매에 용해시킴으로써 석재의 중공 내로 함침된다. 일부 실시양태에서, 용매가 증발하면서, 앵커가 잔류한다.

바이오필름은 표면에 유착되는, 세포 및 세포외 물질의 복합 혼합물이다. 의학적으로, 바이오필름은 카테터, 심장 판막, 및 자궁내 디바이스를 포함한 이식된 디바이스의 표면 상에 종종 형성되며, 추가로 치의학, 산업, 발효, 및 식품 생산에 영향을 미친다. 바이오필름은 제거하기가 어렵고, 적용분야에 따라 감염, 농업, 제약, 또는 산업 손실을 유발한다. 바이오필름을 방지하기 위한 일부 방법은 표면 상에 분자상 코팅을 배치하여 바이오필름이 형성되기 어렵게 하는 것을 수반한다. 그러나, 분자상 규모의 마모가 이러한 분자상 코팅을 제거하여, 코팅의 효능을 저하시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 재생성 코팅은 관능기의 표면 복원 및 손상된 계면의 자가-치유를 통해 지속적으로 바이오필름 형성을 방지하도록 설계될 수 있다.

일부 실시양태에서, 초분자상 호스트 분자는 금속성 입자 (예를 들어 구리, 은), 항체, 펩티드, 또는 바이오필름 형성을 방지하도록 설계된 다른 작용제로 관능화될 수 있다. 예를 들어, 은 및 구리는 항미생물 금속이다. 일부 실시양태에서, 초분자상 호스트 분자는 항미생물 종 (예를 들어, 항미생물 금속)으로 관능화된다.

일부 실시양태에서, 코팅은 세포외 및 박테리아 오염을 밀어내도록 설계 및/또는 구성된다. 일부 실시양태에서, 이러한 척력은 화합물의 설계에 의해 계면 표면 에너지를 제어함으로써 달성된다. 일부 실시양태에서, 오염물에 대한 계면 표면 에너지는 친수성, 소수성, 친유성, 또는 소유성 특징을 제공한다. 일부 실시양태에서, 이러한 특징의 상대 값을 조정함으로써 코팅 성능이 예측되며, 물, 오일, 박테리아, 및 바이오필름을 밀어내도록 설계될 수 있다.

일부 실시양태에서, 코팅은 라미네이트 목재 제품, 타일, 핸드레일 내로 가공된다. 일부 실시양태에서, 라미네이트, 타일, 목재 보드, 플라스틱, 또는 관련된 물질의 단일 구성요소가 앵커 분자로 관능화된다 (본원의 다른 곳에 개시된 바와 같음). 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 라미네이트, 타일, 목재 보드, 플라스틱, 또는 관련된 물질의 복합 구성요소로 혼입된다. 일부 실시양태에서, 코팅은 바이오필름 형성을 방지하도록 가공 및/또는 구성된다. 일부 실시양태에서, 코팅은 분진, 오일, 및 먼지층을 방지하도록 가공 및/또는 구성된다. 일부 실시양태에서, 코팅은 항체 인식, 소독성 공격, 표적화된 독소, 또는 금속 노출을 통해 특정한 박테리아 또는 바이러스를 공격하도록 가공 및/또는 구성된다. 일부 실시양태에서, 코팅은 미생물을 공격하도록 설계 및/또는 구성된다.

일부 실시양태에서, 코팅은 재적용되도록 설계 및/또는 구성된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린) 또는 개질된 호스트 (예를 들어, 개질된-시클로덱스트린) 용액에의 재-노출에 의해 대체된다. 일부 실시양태에서, 용액 중 호스트 또는 개질된-호스트는 표면에 특정한 특성을 제공하거나 또는 표면에 또 다른 거대 입자를 부착시키도록 가공 및/또는 구성된다. 일부 실시양태에서, 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린)는 소독성 또는 산화성 분자로 개질되거나 또는 그를 포함한다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린은 항산화제로 개질되거나 또는 그를 포함한다. 일부 실시양태에서, 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린)는 항체로 표지되거나 또는 그를 포함한다. 일부 실시양태에서, 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린)는 입자로 표지되거나 또는 그를 포함한다. 일부 실시양태에서, 입자는 금속, 플라스틱, 다이아몬드, 유리, 또는 유사한 물질로 만들어진다. 일부 실시양태에서, 입자는 표면에 기능을 부여할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이러한 기능은 바이오필름 형성 또는 박테리아에 대해 표적화된다. 일부 실시양태에서, 박테리아는 감염성 (예를 들어 MRSA)이다.

일부 실시양태에서, 코팅은 연속된 사용으로 인해 열화된다. 일부 실시양태에서, 표면은 분해성이다. 일부 실시양태에서, 표면으로 이동하거나 또는 그렇게 하도록 유도될 수 있는 앵커를 보유하는 추가의 분자가 존재한다. 다른 실시양태에서, 새로운 앵커가 표면에 적용되어야 한다. 일부 실시양태에서, 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린)가 제거되더라도, 앵커는 잔류해 있다. 일부 실시양태에서, 새로운 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린)를 보유하는 용액이 적용되어 제2 단계 코팅을 복원하거나 또는 재적용할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이러한 재적용은 초기 코팅의 성능을 회복시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 성능은 임의의 적용에서 사멸될 수 있는 박테리아의 수를 나타낸다. 일부 실시양태에서, 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린) 또는 개질된 호스트 (예를 들어, 개질된 시클로덱스트린)를 보유하는 용액으로의 청정화 작용은 대체될 수 있다.

일부 실시양태에서, 앵커 분자가 함침되어 있는 표면에서의 마모 또는 손상, 에칭은 매립된 관능기의 확산 또는 새로운 노출에 의해 표면에 새로운 앵커 분자를 드러낼 수 있다. 일부 실시양태에서, 이는 앵커 코팅이 외부 적용보다 더 큰 회복력을 가지며 유지관리를 덜 요구하게 한다. 일부 실시양태에서, 이러한 방법은 인구 유동량이 많은 구역 (예를 들어, 복도, 계단, 핸드레일, 수전 손잡이, 자기, 타일, 샤워실, 화장실, 지하철 좌석, 항공기 구성요소, 직물, 러그, 카펫, 바닥재 등)에 효과적이다.

일부 실시양태에서, 제2 단계 코팅의 재적용은 시설 관리 작업과 통합될 수 있다. 일부 실시양태에서, 시설 관리 작업은 걸레질, 청정화, 스크러빙, 분무, 건조, 버핑, 왁싱을 포함한, 표면 상의 액체 분배를 포함한다. 일부 실시양태에서, 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린) 또는 개질된 호스트 (예를 들어, 개질된 시클로덱스트린) 앵커가 표면에 적용되는 액체 용액 또는 관련된 매질에 포함된다면, 성능이 보통의 시설-관리 수준의 작업으로 회복될 수 있다.

일부 실시양태에서, 제2 단계 코팅의 재적용은, 예를 들어, 발효기 내부에서 사이클 사이에 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트/앵커 결합을 촉진하는 경향이 오염물 종보다 경쟁에서 우월할 수 있다. 일부 실시양태에서, 제2 단계 코팅의 재적용은 보통의 유지관리 예방 단계 동안 수행된다. 일부 실시양태에서, 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린 또는 개질된 시클로덱스트린)는 용매 (예를 들어 물)에 용해되고 청정화 제품에 분배되어 회복 기능을 부가한다.

일부 실시양태에서, 창문 또는 태양광 패널의 외부 표면은 앵커 분자로 코팅된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 반사방지 또는 투과방지 코팅에 적용된다. 일부 실시양태에서, 태양광 패널은 앵커 분자에 의해 관능화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자로 구성된 제2 층은 친수성/소수성/친유성/소유성 조정을 통해 오일, 기름기 및 먼지층을 밀어내도록 설계된다. 일부 실시양태에서, 이러한 척력은 태양광 패널 상의 먼지층 축적을 방지할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린 또는 개질된 시클로덱스트린은 동력 분무기 첨가로 재적용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린 또는 개질된 시클로덱스트린)를 함유하는 물을 패널에 분무하는 것은 청정화 능력을 향상시킬 뿐만 아니라 축적 속도도 감소시켜, 보다 적은 청정화를 가능하게 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 코팅은 얼음의 용융에 유리할 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트 분자는 올리고에틸렌 글리콜로 개질된다. 일부 실시양태에서, 올리고에틸렌 글리콜 (또는 다른 동결점 강하제)은 얼음/코팅/표면 계면에서 얼음의 동결점을 낮출 것이다. 일부 실시양태에서, 이는 축적된 얼음과 표면 사이의 마찰을 감소시킨다. 일부 실시양태에서, 이는 창문 및 태양광 발전 표면으로부터 먼지층 및 축적된 얼음을 보다 신속히 제거하는데 도움이 될 것이다.

일부 실시양태에서, 다중 코팅은 소비자 제품을 보호하는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 제품은 금속, 플라스틱, 보석, 암석, 목재, 석재, 또는 복합재로 만들어진다. 일부 실시양태에서, 이들 제품은 여러 유형의 이들 물질로 만들어진다. 일부 실시양태에서, 코팅 기술은 다수의 부착 방법에도 불구하고 물건 전체에 적용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 일부 물질은 제품의 상이한 구성요소에 대해 상이하게 조정된 코팅을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 제품은 장식용 또는 기능성, 전자, 또는 기계 제품일 수 있다. 일부 실시양태에서, 제품은 반지이다. 일부 실시양태에서, 반지는 금속, 세라믹, 보석 특색을 갖는다. 일부 실시양태에서, 코팅 기술은 각 유형의 물질마다 상이하다. 일부 실시양태에서, 금속과 같이 황/셀레늄 연결이 표면 에너지를 제어하기 위해 자가-조립된 단일층 또는 그의 유도체를 부착시키는데 사용되지만, 카르벤을 포함한 다른 방법이 이용될 수도 있다. 일부 실시양태에서, 티올, 셀레놀, 디술피드, 디셀레니드, 또는 관련된 관능기로 관능화된 유기 분자가 표면에 노출된다. 일부 실시양태에서, 양성자는 용액으로 손실되고, 이온 종이 기재 상에 화학흡착된다. 일부 실시양태에서, 디술피드, 디셀레니드, 또는 관련된 종이 절단되고, 그의 절반 중 한쪽 또는 양쪽 모두가 표면 상에 침착된다. 관능기와 표면 사이의 강력한 결합은 분자가 제자리에 유지되도록 하고, 유기 기는 계면에 노출된다. 세라믹에서 분자를 침착시킬 수 있는 연결 접근법은 실란이다. 다이아몬드에서는 카르벤 부착이 이용가능하다. 일부 실시양태에서, 방법 및 코팅의 조합은 기름기 및 먼지층의 제거를 용이하게 하거나, 기름기 및 먼지 및 먼지층의 형성을 제한하거나, 바이오필름을 방지하거나, 또는 부식 또는 연마에 대해 보호할 수 있다. 일부 실시양태에서, 상이한 구역에서의 코팅은 화학적 오염을 회피하는 탁월한 영역을 제공한다. 일부 실시양태에서, 제품은 기계 제품이다. 일부 실시양태에서, 상이한 직교 코팅이 구성요소에 적용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 제품은 장난감이다. 일부 실시양태에서, 제품은 컴퓨터 및/또는 그의 구성요소 (예를 들어, 키보드, 스크린 등)이다. 일부 실시양태에서, 제품은 텔레비전 (예를 들어, 스크린 또는 프레임)이다. 일부 실시양태에서, 제품은 자동차 또는 항공우주용 구성요소이다.

일부 실시양태에서, 치료 효과를 달성하기 위해 치료제가 관능기를 통해 앵커, 게스트, 및/또는 호스트에 결합된다. 일부 실시양태에서, 하기 치료제가 관능기를 통해 본원에 개시된 앵커, 게스트, 및/또는 호스트에 결합된다: 단백질, 효소, 콜라겐, 펩티드, 금속성 나노입자, 중합체 나노입자, 올리고머 (예를 들어 올리고에틸렌 글리콜), 탄수화물, 셀룰로스, 글리칸.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 기술 및 구조는 일시적인 색상 변화를 가능하게 하는 색상 변화 표면 (예를 들어, 보석, 아동용 장난감 등)을 제조하는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 기술 및 구조는 사진 렌즈에 사용된다 (예를 들어, 계속 쓰이는 컬러 필터를 교체하기 위해). 예를 들어, 다양한 염료 등이 에스테르, 아미드, 탄소-탄소 결합을 통해 또는 복합체화를 통해 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같은 앵커 관능기 및 또는 호스트 관능기에 공유 연결될 수 있다. 일부 실시양태에서, 하기 염료가 관능기를 통해 본원에 개시된 앵커, 게스트, 및/또는 호스트에 공유 부착된다: ATTO 425, ATTO 488, 아미노메틸쿠마린, 로다민, R-피코에리트린, ATTO 550, ATTO 594, 알로피코시아닌, ATTO 647N, ATTO 655, 카드뮴 셀레니드 양자점, 금 나노입자, 은 나노입자, 라만 리포터 분자 등.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 기술 및 구조는 선글라스 및 도수 안경을 제조함에 있어서 이들을 얼룩-저항성으로 만들기 위해 사용된다. 일부 실시양태에서, 본원에 개시된 기술 및 구조는 기름기 및 먼지층을 획득할 수 있는 태양광 패널을 제조하는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, IR 또는 UV 파장을 개선된 에너지 전달을 위해 사용가능한 광의 파장으로 전환시키기 위해 파장 전환 염료가 태양광 패널에 첨가될 수 있다. 일부 실시양태에서, 방진 용액은 이들을 먼지 없이 유지하는 것을 매우 간단하게 하는데 도움이 될 수 있다. 일부 실시양태에서, 패널은 직접적으로 개질될 수 있다.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 방법 및 조성물은 다이아몬드 및 다른 보석의 예방적 유지관리를 가능하게 한다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 코팅은 다이아몬드가 전시실에서의 새 것처럼 보이게 유지한다.

일부 실시양태에서, 맞춤 이분지형 앵커 분자는 전구체로서 2개의 페닐 기 중 하나의 4 위치에 각각 결합된 2개의 가변 모이어티 X 및 X'을 갖는 비스(페닐)-디아조메틸렌 (예를 들어, 1,1'-((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌))을 갖는다. 가변 모이어티는 게스트-호스트 상호작용을 통해 고리 분자 (예를 들어, 친수성 고리 등)에 가역적으로 결합하는 것으로 특정된다. 일부 실시양태에서, 가변 모이어티는 호스트 분자와 상호작용하지 않지만, 대신에 구조적 기능 (예를 들어 입체-장애 효과의 감소, 결합 효율의 증가, 게스트 관능기의 이용가능성 증가 등)을 제공하는 비-결합 섹션을 포함한다. 일부 실시양태에서, 구조적 섹션은 가요성을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 구조적 섹션은 가요성을 나타내지 않는다. 일부 실시양태에서, 전구체 앵커 분자(604)는 페닐과 아다만틸 모이어티 사이에 가요성 링커를 포함하도록 설계될 수 있다 (제시되지 않음). 예를 들어, 일부 실시양태에서, 가요성 링커는 게스트 부분으로 종결된 중간 크기 알킬렌 또는 저급 알킬렌이다. 일부 실시양태에서, 가요성 링커는 1-10개의 반복 단위를 가지며 게스트 부분으로 종결된 폴리아미노이다. 일부 실시양태에서, 가요성 링커는 1-10개의 반복 단위를 가지며 게스트 부분으로 종결된 폴리에테르이다. 일부 실시양태에서, 아다만틸 기는 유사한 크기의 대안적 소수성 구조 (또는 친수성 구조)로 대체될 수 있다. 일부 실시양태에서, 비대칭 앵커 분자가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 표면에 대해 상이한 앵커 분자가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 단일 표면에 대해 상이한 호스트 분자가 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 임의의 크기의 호스트 분자 (예를 들어, 시클로덱스트린)가 이들에 대해 특이적으로 표적화된 (예를 들어, 크기에 기반하여) 앵커 게스트에 매칭될 수 있다. 일부 실시양태에서, 아다만탄보다 더 크거나 또는 더 작은 모이어티인 탄화수소가 게스트로서 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 보다 큰 시클로덱스트린이 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 게스트 및 호스트의 이러한 선택은 전구체와 시클로덱스트린 사이의 상호작용을 조정하는 방식으로 이루어진다.

일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 디아조 기는 자유-라디칼 형태 또는 음이온성 형태의 활성화된 종을 남기면서 제거된다. 일부 실시양태에서, 활성화된 형태는 후속적으로 천연 다이아몬드 표면에 노출되어, 여기에 공유 결합에 의해 결합한다. 결합 반응의 최종 생성물은 한쪽 말단에서 다이아몬드 표면에 결합되어 있으며, 고리 분자의 후속 부착을 위한 2개의 활성 앵커 지점을 제공하는 이분지형 앵커 분자이다.

일부 실시양태에서, 다이아몬드는 다이아몬드의 표면 상의 분자에 끌어당겨지고, 뿐만 아니라 본질적으로 친수성인 분자 (예를 들어, 호스트 분자)의 배스에 배치된다. 친수성 분자는 다이아몬드의 표면에 결합한다. 분자가 결합되면, 다이아몬드의 표면 화학이 변화되었다. 일부 실시양태에서, 게스트-호스트 화학이 맞춤-설계 및 맞춤-제조된 분자를 상업적으로 입수가능한 친수성 분자 (예를 들어, 시클로덱스트린)에 도입하는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 게스트-호스트 상호작용은 일상적 마모 조건 하에 영구적이거나, 거의 영구적이거나, 또는 실질적으로 영구적이다. 그러나, 일부 실시양태에서, 친수성 표면을 생성한 분자는 시간의 경과에 따라 마모될 것이다. 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린 (또는 또 다른 상이한 호스트 분자)은 보석의 표면 화학을 정밀하게 조정하도록 화학적으로 관능화될 수 있다. 예를 들어, 소수성, 친수성, 또는 친양쪽성 쇄가 시클로덱스트린의 외부에 화학적으로 부착될 수 있다 (공유적으로, 이온적으로 등). 일부 실시양태에서, 시클로덱스트린은 노출된 히드록실 자리에서 공유 부착을 통해 관능화될 수 있다. 일부 실시양태에서, 첨가되는 관능기는 게스트 (예를 들어, 아다만틸)에서의 호스트 (예를 들어, 시클로덱스트린)의 결합 상수에 실질적으로 영향을 미치지 않도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 첨가되는 관능기는 다이아몬드의 표면 특성에 영향을 미쳐 코팅 (예를 들어, 필름) 성능에 대한 직접적이고 정밀한 제어를 위한 2차 방안을 가능하게 하도록 선택될 수 있다.

일부 실시양태에서, 다이아몬드 (또는 보석)를 코팅하는 방법은 하기 단계 중 하나 이상을 수반한다. 보석이 획득된다. 보석이 반응성 앵커 전구체의 용액 중에 배치된다. 일부 실시양태에서, 앵커 용액은 가열된다. 일부 실시양태에서, 앵커-용액은 초음파처리된다. 일부 실시양태에서, 보석은 이어서 용매 (예를 들어, 톨루엔, 아세톤, 물 등) 중에 침지되어 비결합 및/또는 미반응 앵커 전구체를 제거한다. 일부 실시양태에서, 보석은 침지 용액 중에서 초음파처리 또는 가열되어 미반응 또는 비결합 앵커를 제거한다. 일부 실시양태에서, 전구체는 증착을 통해, 적가에 의해, 또는 용액 중에서 보석에 첨가된다. 일부 실시양태에서, 앵커-코팅된 다이아몬드 (또는 보석)는 호스트 용액 (예를 들어, β-시클로덱스트린 또는 유도체 용액)에 노출된다. 일부 실시양태에서, 앵커-코팅된 다이아몬드는 계면활성제 (예를 들어, 비누) 및 β-시클로덱스트린 또는 유도체의 수용액 중에 유지된다. 비누가 임의의 오염물을 풀어내고, 유리 시클로덱스트린이 임의의 피복되지 않은 수용기와 복합체화된다. 일부 실시양태에서, 수용액은 비누를 함유하지 않는다. 일부 실시양태에서, 심하게 오염된 다이아몬드는 산 또는 염기로의 처리에 의해 그의 원래의 코팅되지 않은 상태로 되돌아갈 수 있다. 일부 실시양태에서, 계면활성제 용액 중 시클로덱스트린의 가수분해는 극미량의 생성물을 모두 필름으로부터 제거하지만, 앵커를 제거하지는 않는다. 일부 실시양태에서, 청정화된 표면은 이어서 표적 표면 관능성을 회복시키기 위한 호스트 분자 용액 (회복 용액)의 재-적용이 가능한 상태가 된다. 일부 실시양태에서, 가수분해 및 회복 처리는 규칙적으로 수행된다. 일부 실시양태에서, 가수분해 및 회복 처리 용액은 다이아몬드에 친수성 코팅을 완전히 재생시키기 위해 차례로 사용된다. 일부 실시양태에서, 가수분해 및 회복 처리는 처리 간에 코팅의 먼지 및 먼지층을 밀어내는 능력에 있어서의 실질적인 손실 없이, 매주, 매달, 또는 매년 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 가수분해 (또는 재생) 용액은 다이아몬드로부터 친수성 표면을 완전히 제거한다. 일부 실시양태에서, 복원 (또는 회복) 용액은 다이아몬드 상의 친수성 표면을 완전히 재-표면처리한다.

일부 실시양태에서, 다이아몬드 (및/또는 보석)는 사용자에 의해 획득된다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자가 다이아몬드 (및/또는 보석)에 첨가된다. 일부 실시양태에서, 다이아몬드 (및/또는 보석)는 본질적으로 친수성이 되도록 (예를 들어, 앵커의 게스트 부분에 결합하는 호스트 분자로) 코팅된다. 일부 실시양태에서, 다이아몬드 (및/또는 보석)는 이어서 세팅되고 판매될 수 있다.

일부 실시양태에서, 본원에 개시된 용액은 키트 (예를 들어, 유지관리 키트)로서 판매될 수 있다. 일부 실시양태에서, 유지관리 키트는 앵커 용액, 앵커를 다이아몬드에 결합시키기 위한 가열 요소, 호스트 용액, 산 및/또는 염기 용액 (재생 용액), 복원 용액 (게스트 분자 함유 및/또는 계면활성제/게스트 분자 용액) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 키트는 이들 품목 중 하나 이상 (예를 들어, 앵커 용액 또는 가열 요소 등)을 포함하지 않는다.

일부 실시양태에서, 호스트 코팅은 장기간의 사용 동안 충분히 내구적이다 (예를 들어, 규칙적 및 일상적 사용으로 적어도 6개월의 기간에 걸쳐 완전성 및 실질적으로 감소 없는 효능을 유지할 수 있음). 일부 실시양태에서, 일상적 마모 및 마손 조건 하에, 호스트는 약: 1주, 1개월, 6개월, 1년 이상, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위의 기간 동안 앵커 모이어티에 결합된 상태로 유지된다 (예를 들어, 호스트 코팅). 일부 변형예에서, 장기간의 사용 동안 (예를 들어, 시간의 경과에 따라 또는 가속된 스트레스 조건 하에 측정 시, 6개월, 1년, 2년 등의 기간 동안), 보석 (예를 들어, 다이아몬드)의 외관이 실질적으로 변화 없이 유지되고/거나 코팅의 먼지층/얼룩 저항성 특성이 실질적으로 변화 없이 유지된다.

일부 실시양태에서, 코팅은 반복되는 청정화 또는 세척을 견딜 정도로 충분히 내구적이다. 예를 들어, 보석은 전형적으로, 예를 들어, 사용자가 몸을 씻는 동안, 세척 조건에 노출되기 때문에, 특정 변형예에서, 코팅은 스크러빙 및 비눗물로의 세척을 포함하는 반복되는 청정화 후에도 그의 얼룩방지/먼지층방지 특성을 유지하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 내구성 코팅은 표준 워시 클로스 및 비눗물로의 적어도 약 25회, 적어도 약 50회, 적어도 약 100회, 또는 그 초과의 세척 후에도 그의 얼룩방지/먼지층방지 특성을 유지한다. 특정 변형예에서, 코팅은 페이퍼 타월 (예를 들어, 비누 함유 또는 무함유의 마른, 축축한, 또는 젖은 페이퍼 타월)로의 적어도 약 100회, 적어도 약 200회, 적어도 약 500회, 또는 그 초과의 와이핑 후에도 그의 얼룩방지/먼지층방지 특성을 유지한다.

일부 실시양태에서, X선 광전자 분광분석법을 사용하여 관능화된 보석의 표면 조성 (예를 들어, 다이아몬드 표면, 앵커 분자가 결합된 후의 표면, 및/또는 호스트 분자가 결합되어 포접 복합체를 형성한 후의 표면)을 조사할 수 있다. 일부 실시양태에서, 다이아몬드 기재의 강도에 대비하여 원소상 존재비의 비교를 이용함으로써 앵커 및 호스트/게스트 복합체에 존재하는 흡착된 종의 고유 커버리지를 분석에 의해 결정할 수 있다. 일부 실시양태에서, XPS를 사용하여 호스트/게스트 포접 복합체가 형성된 후의 일상적 사용 후 다양한 시간 스테이지에서 측정을 수행함으로써 보석 코팅의 내구성을 결정할 수 있다.

일부 실시양태에서, 물 접촉각 측각법을 사용하여 관능화된 보석 (예를 들어, 다이아몬드 표면, 앵커 분자가 결합된 후의 표면, 및/또는 호스트 분자가 결합되어 포접 복합체를 형성한 후의 표면)의 표면 특성 및 성능을 조사할 수 있다. 일부 실시양태에서, 물 접촉각의 비교를 이용함으로써 앵커 및 호스트/게스트 복합체에 존재하는 흡착된 종의 고유 커버리지를 분석에 의해 결정할 수 있다. 일부 실시양태에서, 물 접촉각을 사용하여 호스트/게스트 포접 복합체가 형성된 후의 일상적 사용 후 다양한 시간 스테이지에서 측정을 수행함으로써 보석 코팅의 내구성을 결정할 수 있다.

일부 실시양태에서, 본원에 기재된 방법은 1) 실리콘 웨이퍼 상의 화학 증착 (CVD) 다이아몬드로 이루어진 테스트 기재 (예를 들어, 수소-종결된 기재, 다이아몬드 표면 등)에 대한 수용기/앵커 분자 (예를 들어, 1,1'-((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(아다만탄))의 공유 부착을 수행하고/거나 입증하는 것과 관련된다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 프로젝트는 2) 다이아몬드 상의 초분자상으로 자가-조립된 시클로덱스트린 단일층의 형성을 지지하기 위한 개질된 기재의 사용과 관련된다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 방법은 3) 초분자상 자가-조립체에 대한 노출 시의 다이아몬드 표면 소수성의 변화를 타원편광측정법, 접촉각 측각법, 및 X선 광전자 분광분석법을 통해 입증하는 것과 관련된다. 일부 실시양태에서, 본원에 기재된 방법은 코팅 성능의 정량화, 박막 필름의 강건성/열화 연구, 코팅의 용해도, 및 리프트-오프-층 성능의 최적화와 관련된다.

일부 실시양태에서, 앵커 분자 및 β-CD 둘 다의 표면 커버리지, 소수성에서의 변화, 및 층의 내구성 및 가역성이 정량화된다. 일부 실시양태에서, XPS, 공초점 라만 영상화, SEM, FESEM, AFM, XRD, 타원편광측정법, 접촉각 측각법, 및 원자 층 침착이 필름을 특징화하고 대조군 및 비교 실험을 수행하는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 분석에 기반하여 앵커 분자 및 β-시클로덱스트린의 특정한 배합이 선택되고, 일상적 마모 및 마손 동안 보통 직면하게 될 다양한 환경 조건: 열기, 냉기, 다양한 용액 (비누, 로션, 알콜) 등 중에서 층을 테스트하기 위한 실험이 수행된다. 일부 실시양태에서, 이러한 노출은 또한 단일층의 자가-회복에 있어서의 β-시클로덱스트린 용액에 대한 재-노출의 효능을 테스트할 기회를 허용할 것이다. 일부 실시양태에서, XPS, AFM, 및 SEM 세션을 사용하여 다양한 개질이 수행된 후의 표면 커버리지 및 두께를 연구한다. 일부 실시양태에서, 접촉각 측정을 수행하여, 예를 들어, 표면의 친수성 (및/또는 소수성)에서의 변화 정도를 모니터링한다. 일부 실시양태에서, 형광 표지된 시클로덱스트린이 사용된다. 일부 실시양태에서, 형광 표지의 사용은 필름의 커버리지 및/또는 강건성을 검사하기 위한 추가의 방법을 가능하게 한다. 일부 실시양태에서, 자이스(zeiss) 공초점 현미경을 사용하여 생물학적 나노구조 설비에서의 이러한 특색을 분석할 수 있다.

일부 실시양태에서, 내구성 연구가 수행된다. 일부 실시양태에서, 본 발명의 나노층의 내구성 및 "품질 수명"의 결정이 수행된다. 일부 실시양태에서, 호스트-게스트 분자상 층의 품질 수명 (여기서 품질 수명은 해당 시간 동안 호스트의 10% 이하가 앵커-게스트 단위로부터 손실되는 것을 의미함)은 약 1개월, 6개월, 12개월, 18개월 이상, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위이다. 일부 실시양태에서, 가혹한 조건에서의 (예를 들어, 페이퍼 타월로의 와이핑, 비눗물로의 세척, 승온 (60℃), 다양한 환경 조건 및 클리너에 대한 노출, 먼지 및/또는 오일에 대한 노출 등) 연장된 기간 후에도, 표면은 그의 얼룩방지/먼지층방지 특성을 유지한다. 일부 실시양태에서, 코팅의 내구성을 입증하기 위해 XPS, AFM (예를 들어, 나노자기측정법), STM (예를 들어, 광자), TEM, 라만, UV-Vis, 및 SEM 세션이, 접촉각 측정과 함께 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 가혹한 조건 (예를 들어, 가속된 조건)에서의 연장된 기간 후에, 품질 수명은 약 1개월, 6개월, 12개월, 18개월 이상, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위이다. 일부 실시양태에서, 보석의 휘광 및 미적 품질은 표준 워시 클로스 및 비눗물로의 적어도 약 25회, 적어도 약 50회, 적어도 약 100회, 또는 그 초과의 세척 후에도 육안으로 실질적으로 변화 없이 유지된다. 일부 실시양태에서, 보석의 휘광 및 미적 품질은 페이퍼 타월 (예를 들어, 비누 함유 또는 무함유의 마른, 축축한, 또는 젖은 페이퍼 타월)로의 적어도 약 100회, 적어도 약 200회, 적어도 약 500회, 또는 그 초과의 와이핑 후에도 육안으로 실질적으로 변화 없이 유지된다. 일부 실시양태에서, 보석의 휘광 및 미적 품질은 약: 1개월, 6개월, 12개월, 18개월 이상, 또는 상기 언급된 값들을 포함하고/거나 그 사이에 있는 범위의 기간 동안 육안으로 실질적으로 변화 없이 유지된다.

일부 실시양태에서, 다이아몬드 표면 (또는 다른 표면)에 대한 메틴을 통한 직접 결합 대신에, 알킬렌 연결을 사용하여 다이아몬드 표면을 메틴에 연결할 수 있다. 일부 실시양태에서, C₁ 내지 C₁₀ 알킬렌이 메틴을 다이아몬드에 연결하는데 사용된다. 일부 실시양태에서, 이는 표면에 대한 보다 밀집된 부착 및/또는 추가의 β-시클로덱스트린 화합물을 제공하여 표면에 훨씬 더 큰 친수성을 부여하기 위해 사용될 수 있다.

이러한 신규 나노분자상 층의 계획적 설계의 일부는 그 층이 다이아몬드의 표면 (또는 다른 표면)에 부착되면 검출할 수 없는 상태로 유지되는 것이다. 일부 실시양태에서, 다이아몬드가 개질되어 있다는 것을 나타내는 육안에 의한 또는 심지어 보석상 확대경에 의한 시각적 지표가 없다. 일부 실시양태에서, 앵커 분자는 전적으로 탄소로 구성되므로, 공유 결합되었을 때, 원래의 다이아몬드의 원자상 구성이 변화 없거나 또는 실질적으로 변화 없다. 일부 실시양태에서, 조작은 반응 후에 단일층을 형성한다. 일부 실시양태에서, 탄소의 사용은 헤테로원자를 첨가하지 않기 때문에 매력적이다. 일부 실시양태에서, 헤테로원자는 잠재적인 화학적 불안정성 및 분해의 지점이 될 수 있다 (예를 들어, 아미드 또는 에스테르-기반 연결처럼). 일부 실시양태에서, 헤테로원자는 탄소-단독 구성과 함께 또는 그 대신에 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다이아몬도이드-기반 앵커는 제거법이 아닌 적층법을 통해 결합된다. 일부 실시양태에서, 분광분석법, 현미경검사, 및 타원편광측정법 등 (및/또는 본원에 개시된 다른 기술)을 사용하여 생성물을 특징화할 수 있다. 일부 실시양태에서, 헤테로원자의 부재는 벌크 다이아몬드로부터 박막 필름을 구별하는 것을 본원에 기재된 기술을 사용하여 수행할 수 있도록 한다.

일부 실시양태에서, 나노조작 설비가 특징화에 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 타원편광측정법 및 접촉각 측각법은, 예를 들어, 측정가능한 변화가 이루어졌는지 또는 합성 절차가 변형될 필요가 있는지를 결정하기 위한 표면의 신뢰할 수 있는 평가를 제공할 수 있다. 일부 실시양태에서, 원자 층 침착은 대조군으로서의 테스트 기재를 생성하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, AFM은 처리 전후의 다이아몬드의 조도 (및 또는 표면의 다른 특색, 예컨대 관능화 수준, 시클로덱스트린 층의 결합 강도 등)를 측정하는데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, XPS는 분자의 페닐 고리에 매립된 sp² 혼성화 탄소를 찾을 수 있도록 할 것이며, 이를 사용하여 훨씬 더 용이하게 표면 상의 B-시클로덱스트린 분자의 존재를 검출할 수 있다. 일부 실시양태에서, XPS는 박막 필름의 커버리지 및 관능기를 결정하기 위한 유용한 분석 도구일 것으로 예상된다. 일부 실시양태에서, FESEM을 사용한 영상화는 디스플레이 도면을 제작하는데 유용할 것이다. 일부 실시양태에서, 박막 필름의 커버리지 (예를 들어, 공초점 라만 현미경), 다이아몬드 기재의 구조 및 형태학 (예를 들어, 테이블탑 SEM)을 평가하기 위한 유용한 기기가 이용된다.

일부 실시양태는 공유/비공유 쌍 (예를 들어, 아다만틸-앵커 분자 및 회합된 아다만틸)을 포함하는 글리스텐 분자 (예를 들어, 호스트-게스트 단위)에 관한 것이다. 일부 실시양태에서, 게스트는 제2 종 (호스트)의 소수성 포켓에 존재할 수 있으며, 본원에 개시된 바와 같은 하나 이상의 효과를 창출하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 호스트-게스트 단위는 아다만탄/β-CD를 포함하지만, 다른 쌍을 이루는 단위, 예컨대 예를 들어, 나프탈렌/α-CD가 존재할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 여러 예시적인 게스트 모이어티가 사용되지만, 시클로덱스트린에 존재할 수 있는 임의의 게스트가 사용될 수 있다.

일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 본원에 개시된 코팅은 계면의 습윤 특성을 제어하는 작용을 하며, 따라서 기름기, 로션, 분진, 먼지, 또는 임의의 다른 특정한 또는 불특정의 오염물에 의한 오염을 방지하거나 또는 감소시키도록 조정될 수 있다.

일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, "카르벤 방법"이 사용되며, 이는 표면에 용이하게 적용되고, 이어서 서서히 가열되어 주어진 표면의 관능화를 유도할 수 있는 클래스 I 폭발물의 사용을 수반한다.

일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 나노분자상 코팅은 β-CD의 아다만탄 케이지 (C10H14)와의 초분자상 회합에 기반한다. 이는 이용가능한 가장 강력한 호스트-게스트 초분자상 커플링 중 하나이다. 일부 실시양태에서, 아다만탄 케이지는 충분히 밀집된 '분자상 카펫'으로 표면 상에 배치될 수 있고, β-CD 기는 이들 자리에 자발적으로 유착되며, 다이아몬드가 처리 용액으로부터 제거된 후에도 표면 상에 잔류한다. 일부 실시양태에서, 이들 분자의 존재가 계면의 표면 화학을 결정할 것이다. β-시클로덱스트린은 7개의 D-글루코피라노스로 구성된 시클릭 올리고사카라이드이다. 이는 친유성/소수성 내부 및 히드록실 에지를 갖는 친수성 외부를 갖는다. 아다만틸 케이지에 대한 β-CD 단위의 도킹은 계면을 보다 더 친수성으로, 하지만 훨씬 덜 친유성으로 변형시켜, 결과적으로 오일 입자를 차단할 것이다.

일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 아다만탄 모이어티가 수용기로서 사용될 수 있는 유일한 화합물은 아니다. 일부 실시양태에서, 본원의 다른 곳에 개시된 바와 같이, 시클로덱스트린 분자의 소수성 포켓 내에 들어맞는 분자가 이용될 수 있다. 그의 예는 나프틸 기, 안트라세닐, 또는 퀴노닐을 포함한다. 수용기 모이어티가 B-CD 공동보다 크다면, 보다 크고 보다 낮은 CD가 사용될 수 있다. 예를 들어, α-CD는 보다 작은 포켓을 가지며, 공유-연결되는 나프틸렌 모이어티를 위해 사용된다.

일부 실시양태에서, 코팅된 표면은 보석 또는 주얼리의 표면이 아니다. 일부 실시양태에서, 시스템 및 코팅은 보석 코팅으로서 사용되지 않는다.

실시예

물질 및 기기

예시적인 판매업체 및 기기가 여기에 개시된다. 달리 지시되지 않는 한, 시약은 스피로켐(Spirochem)으로부터 구입하였다. 메틸렌 클로라이드 (시약 등급) 및 β-시클로덱스트린 ≥97%는 시그마 알드리치(Sigma Aldrich)로부터 입수하였다. 모든 반응은, 달리 언급되지 않는 한, 공기 분위기 하에 수행하였다.

기기. ¹H 및 ¹³C NMR 스펙트럼은 399.85 MHz까지 구동된 배리안(Varian) 400 분광계 또는 499.9 MHz까지 구동된 배리안 500 분광계를 사용하여 획득하였다. 모든 NMR 스펙트럼은 25℃에서 분석되었으며, 잔류 용매 피크에 대비하여 평가되었다.

X선 광전자 분광분석법 (XPS)은 써모 피셔(Thermo Fisher)로부터의 K-알파 플러스(K-Alpha Plus) 상에서 수행하였으며, 포함된 아반타지(Avantage) 소프트웨어를 사용하여 분석되었다. 전하 보상을 위해 플러드 건을 이용하였으며, 밀링은 수행하지 않았다.

실시예 1: 비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면의 제조

샘플 제조

하기 절차 및 분석을 수행하여, 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄을 사용하는 수소-종결된 다이아몬드 표면 상의 분자상 층의 형성을 평가하였다. 하기 반응식은 비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면의 형성을 제시한다:

간략하게 설명하면, 비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 1% w/v 용액 (여기서 1% 용액은 용액 100 mL당 1 그램의 화합물에 해당됨)을 제조하였다. 이 용액을 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄이 완전히 용해될 때까지 교반하였다 ("용액 1.1"을 제공함). 또한, 디클로로메탄 (DCM, 500 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 제2의 0.2% w/v 용액을 완전히 용해될 때까지 교반하면서 제조하였다 ("용액 1.2"). 이때, 각각의 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 용액을 별개의 다이아몬드-코팅된 실리콘 웨이퍼 (다이아몬드에 대한 모델 표면으로서 사용됨)에 점적기 및 벌브를 사용하여 적용하였다. 드롭-코팅 전후의 다이아몬드-코팅된 실리콘 웨이퍼가 도 9a에 제시되어 있으며, 여기서 좌측은 용액 1.1로 코팅된 웨이퍼이고, 우측은 용액 1.2로 코팅된 웨이퍼이다. 다이아몬드-코팅된 실리콘 웨이퍼를 실온에서 30분 동안 증발시켰다. DCM이 증발된 후에, 물질 층이 가시적이었다 (도 9b; 좌측의 용액 1.1로 코팅된 웨이퍼 및 우측의 용액 1.2로 코팅된 웨이퍼).

각각의 웨이퍼에 용액 1 방울을 적용한 후에, 드롭-코팅된 다이아몬드-코팅된 실리콘 웨이퍼를 진공 오븐 내 400K (127℃)의 온도에서 5분 동안 어닐링하였다. 이어서, 드롭-코팅된 다이아몬드-코팅된 실리콘 웨이퍼를 도 9c에 제시된 바와 같이, 대략 5분 동안 DCM 배스에서 헹구었다 (여기서 좌측은 용액 1.1로 코팅된 웨이퍼이며, 이하 "샘플 1.1"이라 하고, 우측은 용액 1.2로 코팅된 웨이퍼이며, 이하 "샘플 1.2"라 함). 도 9d는 용액 1.1 (좌측의 다이아몬드) 또는 용액 1.2 (우측의 다이아몬드)를 사용하는 2 패싯 다이아몬드의 처리를 제시한다.

실시예 2: XPS 샘플 제조 및 분석

샘플 제조

비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 실시예 1을 위해 사용된 것들과 유사한 절차를 수행하나, 하기 언급된 차이가 있었다. "샘플 2.1"을 위해, 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 1% w/v 용액을 제조하였다. "샘플 2.2"를 위해, 디클로로메탄 (DCM, 200 μL) 중 0.5% w/v 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)을 갖는 제2 용액을 제조하였다. "샘플 2.3", "샘플 2.4", 및 "샘플 2.5"를 위해, 디클로로메탄 (DCM, 500 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 0.2% w/v 용액을 제조하였다. 이때, 각각의 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 용액을 함유하는 점적기를 사용하여 용액을 다이아몬드-코팅된 실리콘 웨이퍼 (다이아몬드에 대한 모델 표면으로서 사용됨) 상에 점적하였다. 샘플 2.1 및 2.2의 경우에는, 다이아몬드-코팅된 실리콘 웨이퍼 상의 용액을 실온에서 10분의 기간 동안 또는 건조될 때까지 증발시켰다. 샘플 2.3의 경우에는, 웨이퍼를 5분의 기간 동안의 증발 동안 130℃의 핫플레이트 상에 배치하였다. 샘플 2.4의 경우에는, 웨이퍼를 5분의 기간 동안의 증발 동안 180℃의 핫플레이트 상에 배치하였다. 샘플 2.5의 경우에는, 웨이퍼를 5분의 기간 동안의 증발 동안 140℃의 핫플레이트 상에 배치하였다.

분석

XPS를 대조군 (여기서 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄으로의 처리가 수행되지 않음)에 대비하여, 각각의 샘플 2.1-2.5의 상이한 세 부분에서 수행하였다. 각각의 경우에, 웨이퍼 상의 상이한 세 지점을 XPS로 조사하였다. 각각의 샘플 상의 지점에 대한 예시적인 XPS 스펙트럼이 도 10a-10g에 제시되어 있다. 도 10a는 대조군에 대한 데이터를 제시한다. 도 10b 및 10c는 각각 제1 지점 및 제2 지점에서의 샘플 2.1에 대한 데이터를 제시한다. 도 10d는 샘플 2.2에 대한 데이터를 제시한다. 도 10e는 샘플 2.3에 대한 데이터를 제시한다. 도 10f는 샘플 2.4에 대한 데이터를 제시한다. 도 10g는 샘플 2.5에 대한 데이터를 제시한다.

XPS 데이터로부터, 하기 관찰이 이루어졌다. 모든 샘플에 대해 탄소 신호는 단결정 다이아몬드에 의해 지배되며, 샘플 전체에 걸쳐 거의 변화가 없었다. 질소 신호는 모든 실시예에서 낮았고, 이는 이들 시스템에서 흔한 양상인 질소 빈자리 결함을 통해 다이아몬드 격자에 포획된 질소에 기인한 것이다. 실리콘 특색은 다이아몬드 필름에서의 핀홀 결함에 기인하며, 샘플 품질에 대한 척도이고; 실리콘 특색은 모든 경우에 낮다. 베이킹되지 않은 대조군 샘플인, 샘플 2.1은 아이오딘 원자에 대한 작은 잔류 신호를 제시하였다. 이러한 약한 신호는 약간의 물리흡착된, 미반응 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄에서 유래한다. 대조적으로, 모든 가열된 샘플은 다이아몬드 기재에 대한 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄의 화학흡착과 일치하는, 강력한 아이오딘 특색을 나타낸다.

실시예 3: 침착 기술

메틸렌 클로라이드 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄을 침착시키는 다양한 기술을 이용하여, 침착 유형, 온도, 및 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 농도에 대한 추세가 존재하는지를 확인하였다. 아이오딘 XPS 스펙트럼이 도 11a 및 도 11b에 제시되어 있으며, 여기서 11a는 확대도를 제시한다. 데이터는 추가의 원자가 검출되거나 또는 손실되지 않음을 입증한다. 이 실험은 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄이 웨이퍼 표면 상에서 건조되고, 이어서 가열된 기재를 비교하였다 (헹굼-건조-가열 1% 및 헹굼-건조-가열 0.5%로 기록된 샘플은 각각 1% 및 0.1%의 w/v 용액을 이용함). 용액을 건조되도록 하고, 이어서 140℃에서 가열하였다. Hotp130 및 Hotp140은 예열된 웨이퍼였고, 그 위로 용액을 점적하고 반응하도록 하였다. 이들은 다른 모든 샘플에 비해 보다 높은 아이오딘 커버리지를 제시하였다. 이러한 열간 처리는 용매가 건조되도록 대기하는 것을 제거하였다. 이들 샘플은 가장 높은 아이오딘 커버리지와 함께 최상의 성능을 가졌다. 샘플 Hotp-180멀티는 샘플 커버리지가 제1 반응 후에 불완전한지를 확인하기 위한 시도였다. 180℃로 예열된 웨이퍼 상에 3회의 침착을 수행하였다. 각각의 경우에 용매가 신속히 증발되었다. 샘플은 표면으로부터 잔류 분해된 탄소를 제거하기 위해 초음파처리되어야 했다. 아이오딘의 상대적 증가는 관찰되지 않았다.

실시예 4: 보석 다이아몬드: 아이오도-디아릴 탄소와의 화학 반응

샘플 제조

추가의 비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 실시예 1 및 2의 절차와 유사한 절차를 수행하였다. 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 1% w/v 용액을 제조하여, 스탠드 상에 세워서 정치해 둔 다이아몬드 상에 침착시켰다. 용액을 20분 동안 건조되도록 하였다. 다이아몬드의 작은 크기는 DCM 용매의 건조 시간을 증가시켰다. 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄-코팅된 다이아몬드를 150℃에서 10분의 기간 동안 가열하였다. 다이아몬드를 톨루엔 중에서 1시간 동안 초음파처리하고, 후속적으로 헹구었다.

분석

XPS 데이터가 도 12에 제시되어 있다. XPS를 비-관능화된 대조군에 대비하여, 다이아몬드의 상이한 세 부분에서 수행하였다. 대조군 실험은 아이오딘 커버리지를 제시하지 않았다. 개질된 다이아몬드는 검출가능한 아이오딘을 가졌다. 화학흡착된 화합물 대 물리흡착된 화합물의 비와 관련하여 단일 샘플 표면 전체에 걸쳐 약간의 변동성이 있었다. 아이오딘 신호에서의 이들 차이는 샘플 토포그래피에 기인한 것이었다. 다이아몬드의 일부 영역은 그의 형상 및 핫플레이트와의 좁은 접촉 면적으로 인해 적합하게 가열되지 못할 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 강한 화학흡착된 아이오딘 신호는 단결정 보석 다이아몬드의 관능화에 대한 첫번째 입증이었다.

실시예 5: 반응 및 헹굼 사이클

샘플 제조

비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 실시예 1을 위해 사용된 것들과 유사한 절차를 수행하나, 하기 언급된 차이가 있었다. "샘플 5.1-5.5"를 위해, 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 1% w/v 용액을 제조하였다. 이 샘플을 건조되도록 하고, 이어서 샘플을 가열하였다. 모든 샘플을 디클로로메탄 중에서 5분 동안 초음파처리하고, 헹구었다. 샘플 5.2-5.5는 이어서 침착, 가열 및 초음파처리의 또 다른 사이클을 가졌다. 이러한 패턴을 샘플 1이 1 사이클을 갖고 샘플 5.5가 5 사이클에 적용되도록 계속하였다.

분석

XPS를 각각의 샘플 5.1-5.5의 상이한 세 부분에서 수행하였다. 각각의 경우에, 웨이퍼 상의 상이한 세 지점을 XPS로 조사하였다. 도 13에 결과가 제시되어 있으며, 이는 단일 사이클이 우수한 관능화를 제공할 수 있음을 입증한다. 아이오딘 신호에서의 차이는 단일 사이클 후의 불완전한 커버리지보다는, 접근가능한 결합 자리의 샘플간의 변동성에 기인한 것이었다.

실시예 6: 온도 변동

샘플 제조

비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 실시예 1을 위해 사용된 것들과 유사한 절차를 수행하나, 하기 언급된 차이가 있었다. 샘플을 이용된 온도-120, 130, 140, 150, 160, 170, 180에 따라 명명하였다. 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 1% w/v 용액을 제조하여, 웨이퍼 상에 침착시켰다. 이 용액을 건조되도록 하였고, 샘플을 미리 정해진 온도로 가열하였다. 모든 샘플을 디클로로메탄 중에서 60분 동안 초음파처리하고, 헹구었다.

분석

온도는 커버리지 또는 방법 전개에 있어서의 신뢰할 수 있는 제어가 아닌 것으로 밝혀졌다. 반응을 유발하기 위한 적합한 모든 온도가 성공적으로 다이아몬드 표면을 관능화시켰다. 2가지 변칙이 관찰되었다. 도 14a에서 물리흡착된 특색이 오렌지색 화살표에 의해 표시된다. 이들 특색은 130℃ 및 170℃에서 관찰되었다. 물리흡착된 특색은 부적절한 헹굼에 기인한 것이었다. 도 14b는 샘플이 다양한 온도에서 커버리지를 산출하였음을 제시한다.

실시예 7: 반응 시간 변동

비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 실시예 1을 위해 사용된 것들과 유사한 절차를 수행하나, 하기 언급된 차이가 있었다. 디클로로메탄 (DCM, 500 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 0.2% w/v 용액을 제조하여, 웨이퍼 상에 침착시켰다. 이를 5분 동안 건조되도록 하였다. 드롭캐스팅을 반복하여 높은 커버리지를 보장하였고, 추가로 5분 동안 건조시켰다. 이어서, 샘플을 하기 시간 동안 160℃의 핫플레이트 상에서 베이킹하였다: 1 min, 5 min, 10 min, 20 min. 모든 샘플을 톨루엔 중에서 30분 동안 초음파처리하였다. 톨루엔을 새로운 용매로 교체하고, 추가로 30분 동안 초음파처리하여 샘플 청정을 보장하였다.

분석

XPS 스펙트럼의 아이오딘 영역을 비교하여 커버리지를 평가하였다. 화학흡착 및 물리흡착된 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄에 기인한 피크가 도 15에 표시되어 있다. 보다 짧은 시간 동안의 반응은 물리흡착에 유리한 반면, 보다 긴 시간은 화학흡착에 유리하였다.

실시예 8: 액침된 기재를 사용하는 반응

비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 1% w/v 용액을 제조하였다. 다이아몬드 코팅된 웨이퍼를 이 용액에 넣었다. 실링된 바이알 내 이 용액을 160℃의 핫플레이트 세팅에서 가열하였다. 압력 상승으로 인해, 이 반응은 소량으로 또는 파르(PARR) 스타일 반응기에서 수행될 수 있다. 용액은 20분의 가열 후에 색상이 사라졌다. 도 16은 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄을 침착시키기 위한 액적 코팅 및 액침 접근법의 개략적 도식을 제시한다. 고체-고체 반응에서는, 건조 시약이 웨이퍼 표면에 적용되고 가열된다. 고체-액체 반응에서는, 시약의 용액이 기재에 노출되고 가열된다.

분석

액침된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 상에서 화학흡착이 분명하였지만, 커버리지는 고체-고체 방법보다 더 낮았다. 고체-액체의 커버리지가 고체-고체 경우보다 더 낮음에도 불구하고, 온도에 의해 생성됨에 따라 카르벤 시약을 소모할 수 있는 다른 메카니즘이 작용하고 있다. 용매와 카르벤 사이의 부반응은 상이한 용매 (예를 들어, 비-탄화수소 함유 용매, 예컨대, 테트라클로로메탄)를 선택함으로써 회피될 수 있다.

실시예 10: 시클로덱스트린 분자로의 관능화

샘플 제조

비스(4-아이오도페닐) 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 실시예 1을 위해 사용된 것들과 유사한 절차를 수행하나, 하기 언급된 차이가 있었다. 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 (1 mg, 0.0022 mmol)의 1% w/v 용액을 제조하여, 다이아몬드 코팅된 웨이퍼 상에 침착시켰다. 이를 5분 동안 건조되도록 하였다. 샘플을 5분 동안 150℃에서 가열하였다. 잔류 물질을 제거하기 위해 톨루엔 중에서 1시간 동안 초음파처리를 수행하였다. 10 mg/mL의 시클로덱스트린 수용액을 중량측정에 의해 제조하였다. 시클로덱스트린 용액을 개질된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 및 비개질된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼에 1분 동안 적용하였다. 용액을 45초 동안 증류수의 스트림 하에 웨이퍼로부터 헹궈냈다.

분석

XPS를 각각의 샘플의 상이한 세 부분에서 수행하며, 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 처리된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 및 비처리된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 상의 시클로덱스트린 커버리지를 대조군 비개질된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼와 비교하였다. 각각의 경우에, 웨이퍼 상의 상이한 세 지점을 XPS로 조사하였다. 아이오딘 신호는 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄 처리된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 상에서 확인되었다. O1s 신호를 시클로덱스트린 커버리지에 대한 대용물로서 사용하는데, 이는 시클로덱스트린이 산소 풍부 분자이며, 기여된 탄소를 다이아몬드의 강력한 백그라운드와 비교하여 구별하기가 어렵기 때문이다. O1s 신호가 시클로덱스트린-노출된 웨이퍼 둘 다에서 증강되며, 이는 헹굼 후에 양쪽 표면 둘 다에 잔류하는 시클로덱스트린과 일치한다. 비스(4-아이오도페닐)디아조메탄은 비개질된 다이아몬드에 비해 커버리지의 지속적 증가를 가졌다. 각각의 샘플 상의 지점에 대한 예시적인 XPS 스펙트럼이 하기 도 17에 제시되어 있다. 각각의 샘플에 대해 O1s XPS 영역의 비교가 제시된다. 산소는 본 실시예에서 시클로덱스트린 커버리지에 대한 대용물이다. 비처리된 다이아몬드는 기준선 산소 강도를 갖는다. 비개질된 다이아몬드 표면에 시클로덱스트린을 노출시키고, 이어서 헹구는 것은 보다 높은 신호가 관찰되도록 한다. 개질된 다이아몬드가 가장 큰 신호를 갖는다. 샘플을 45초 동안 물의 스트림 하에 헹구었다.

실시예 11: 비스(4-아다만틸) 관능화된 다이아몬드 표면의 제조

샘플 제조

하기는 비스(4-아다만틸) 다이아몬드 표면의 관능화 및 테스트에 대한 실시예이다.

하기 반응식은 비스(4-아다만틸) 관능화된 다이아몬드 표면의 형성을 제시한다:

접촉각 테스트는 다이아몬드가 대략 65°의 접촉각을 갖는 소수성이라는 것을 제시하였다. b-시클로덱스트린 또는 앵커를 각각 단독으로 다이아몬드 표면에 첨가하였을 때, 각각 61° 및 62°의 접촉각이 기록되었다. 앵커 및 b-시클로덱스트린으로 코팅된 다이아몬드는 12°의 훨씬 더 낮은 접촉각을 가졌다. 하기와 같이 입증된다:

실시예 12: 비스(4-아다만틸) 관능화된 다이아몬드 표면의 제조

샘플 제조

하기는 비스(4-아다만틸) 다이아몬드 표면의 관능화 및 테스트에 대한 예측 실시예이다.

간략하게 설명하면, 비스(4-아다만틸)디아조메탄 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 비스(4-아다만틸)디아조메탄 (1 mg, 0.00323 mmol)의 1% w/v 용액 (여기서 1% 용액은 용액 100 mL당 1 그램의 화합물에 해당됨)을 제조하였다. 이때, 비스(4-아다만틸)디아조메탄 용액에 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 또는 단결정 다이아몬드를 첨가하였다. 용매를 5 내지 10분 동안 증발되도록 하였다. 이때, 다이아몬드-코팅된 웨이퍼의 다이아몬드를 5-20분의 기간 동안 120-180℃의 온도로 가열하였다. 이어서, 샘플을 톨루엔 용액 중에 유지하고 10시간 동안 초음파처리하였다. 대안적으로, 샘플을 120-180℃로 예열하고, 여기에 용액을 적용하고, 승온에서 건조시킨 다음에, 초음파처리하였다. 어느 쪽이든, 반응은 청정화 후에 앵커-관능화된 다이아몬드를 제공하였다.

접촉각 테스트는 다이아몬드가 대략 60°의 접촉각을 갖는 소수성이라는 것을 제시할 것이다.

펜던트 아다만틸 기를 β-시클로덱스트린으로 관능화시키기 위해, 앵커-관능화된 다이아몬드를 >10 mg/mL 농도의 β-시클로덱스트린 용액에 넣었다. 시클로덱스트린 용액을 개질된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 및 비개질된 다이아몬드-코팅된 웨이퍼에 1분 동안 적용하였다. 용액을 45초 동안 증류수의 스트림 하에 웨이퍼로부터 헹궈냈다.

분석

XPS를 비처리된 β-시클로덱스트린 노출된 대조군 (여기서 비스(4-아다만틸)디아조메탄으로의 처리가 수행되지 않음) 및 비개질된 다이아몬드에 대비하여, 테스트 기재 상에서 수행하였다. 데이터의 비교는 산소 신호가 개질된 다이아몬드 상에서 더 높다는 것을 제시한다. 아다만탄 케이지가 시클로덱스트린의 공동 크기에 맞추어 조정되기 때문에, 결합 계수가 높을수록 보다 안정하고 보다 큰 회복력을 갖는 시클로덱스트린 코팅이 생성될 것으로 예상된다.

β-시클로덱스트린의 자가-조립체를 물 접촉각으로 분석하였다. 각도는 기재 상에 존재하는 시클로덱스트린의 양에 따라 감소할 것이다. 분자상 코팅 후 표면의 굴절률에서의 변화를 광학적 타원편광측정법을 사용하여 결정하였다. 이는 1-3 nm의 적층된 필름 두께를 산출할 것이다. 호스트 관능화된 다이아몬드의 접촉각은 0˚ 내지 15˚이다.

이어서 오염 테스트를 수행하였다. 코팅된 다이아몬드 및 코팅되지 않은 다이아몬드를 반지 세팅에 나란히 배치하였다. 다이아몬드를, 다이아몬드의 광학적 성능을 검사하기 위한 표준 기술인 각도 스펙트럼 평가 도구 (ASET)를 사용하여 처리 전후로 비교하였다. 코팅된 다이아몬드 상의 오손은 ASET에 의해 검출할 수 없었다 (도 1c 및 1e에 제시된 바와 같음). 오염 성능을 사람에게 착용된 반지에 대한 실제 생활에서의 적용에서, 비누, 먼지, 로션, 및 오일에 대해 다이아몬드 코팅을 테스트함으로써 둘 다 평가하였다. 처리 및 비처리된 다이아몬드를 청정화하여 외래의 거대 입자를 제거하고, ASET로 비교하여 흡착된 먼지 및 먼지층으로 인해 손실된 분산 및 휘광을 평가하였다. 1개월의 일상적 마모 및 마손 동안, 호스트-코팅된 다이아몬드는 도 1c 및 1e에 제시된 바와 같이 먼지 또는 오일이 축적되지 않았다. 그러나, 비처리된 다이아몬드는 도 1d, 1f, 및 1g에 제시된 바와 같이 오염되었다.

실시예 13: 1,1'(비스(4,1-페닐렌))비스메틸아다만탄-관능화된 다이아몬드 표면의 제조

샘플 제조

하기는 코팅된 다이아몬드 표면의 관능화 및 테스트에 대한 예측 실시예이다.

하기 반응식은 아다만틸-관능화된 다이아몬드 표면의 형성을 제시한다:

간략하게 설명하면, 비스(4-아다만틸)디아조메탄 관능화된 다이아몬드 표면을 형성하기 위해, 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 1,1'((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌)) 비스메틸아다만탄 (1 mg)의 1% w/v 용액 (여기서 1% 용액은 용액 100 mL당 1 그램의 화합물에 해당됨)을 제조하였다. 이때, 1,1'((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스메틸아다만탄 용액에 다이아몬드-코팅된 웨이퍼 또는 단결정 다이아몬드를 첨가하였다. 용매를 5 내지 10분 동안 증발되도록 하였다. 이때, 다이아몬드-코팅된 웨이퍼의 다이아몬드를 5-20분의 기간 동안 120-180℃의 온도로 가열하였다. 이어서, 샘플을 톨루엔 용액 중에 유지하고 10시간 동안 초음파처리하였다. 대안적으로, 샘플을 120-180℃로 예열하고, 여기에 용액을 적용하고, 승온에서 건조시킨 다음에, 초음파처리하였다. 어느 쪽이든, 반응은 청정화 후에 앵커-관능화된 다이아몬드를 제공하였다.

접촉각 테스트는 다이아몬드가 대략 65°의 접촉각을 갖는 소수성이라는 것을 제시할 것이다.

분석

XPS를 비처리된 β-시클로덱스트린 노출된 대조군 (여기서 1,1'((디아조메틸렌) 비스(4,1-페닐렌)) 비스메틸아다만탄으로의 처리가 수행되지 않음) 및 비개질된 다이아몬드에 대비하여, 테스트 기재 상에서 수행하였다. 데이터의 비교는 산소 신호가 개질된 다이아몬드 상에서 더 높다는 것을 제시한다. 아다만탄 케이지가 시클로덱스트린의 공동 크기에 맞추어 조정되기 때문에, 결합 계수가 높을수록 보다 안정하고 보다 큰 회복력을 갖는 시클로덱스트린 코팅이 생성될 것으로 예상된다.

β-시클로덱스트린의 자가-조립체를 물 접촉각으로 분석하였다. 각도는 기재 상에 존재하는 시클로덱스트린의 양에 따라 감소할 것이다. 분자상 코팅 후 표면의 굴절률에서의 변화를 광학적 타원편광측정법을 사용하여 결정하였다. 이는 1-3 nm의 적층된 필름 두께를 산출할 것이다. 호스트 관능화된 다이아몬드의 접촉각은 0˚ 내지 10˚이다.

실시예 14: 관능화된 바닥 표면의 제조

샘플 제조

하기는 코팅된 바닥 표면의 관능화 및 테스트에 대한 예측 실시예이다. 하기 반응식은 재생가능한 항미생물제-관능화된 시클로덱스트린을 갖는 아다만틸-관능화된 바닥 표면의 형성을 제시한다:

간략하게 설명하면, 비스(4-아다만틸)디아조메탄 관능화된 표면을 형성하기 위해, 디클로로메탄 (DCM, 100 μL) 중 1,1'((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌)) 비스메틸아다만탄 (1 mg)의 1% w/v 용액 (여기서 1% 용액은 용액 100 mL당 1 그램의 화합물에 해당됨)을 제조하였다. 이때, 1,1'((디아조메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스메틸아다만탄 용액을 바닥의 일부분에 배치하였다. 용매를 5 내지 10분 동안 증발되도록 하였다. 이때, 표면을 5-20분의 기간 동안 120-180℃의 온도로 가열하였다. 이어서, 샘플을 톨루엔 용액 중에 유지하고 10시간 동안 초음파처리하였다. 대안적으로, 샘플을 120-180℃로 예열하고, 여기에 용액을 적용하고, 승온에서 건조시킨 다음에, 초음파처리하였다.

대안적으로, 하기 절차를 사용하여 8-히드록시퀴놀린을 사용한 항미생물 바닥 표면을 제조하였다:

이들 표면은 둘 다 이. 콜라이(E. coli) 및 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus Aureus)에 대한 항미생물 활성을 제공하였다.

실시예 15: 가역적 관능화된 표면의 제조

샘플 제조

하기는 코팅된 다이아몬드 표면의 관능화 및 테스트에 대한 예측 실시예이다. 다이아몬드 표면을 실시예 12에 개시된 것들과 유사한 조건을 사용하여 관능화시켰다. 하기 제시된 바와 같이, 관능화 후에, 아미드 결합이 절단되어 임의의 검출가능한 표면 코팅이 결여된 다이아몬드를 제시하였다.

Claims

화학식 I을 포함하는 분자상으로 코팅된 표면으로서:

여기서
S는 표면을 나타내고, -A(-X)_m은 분자상 코팅을 나타내고;
A는 S에 공유 결합된 앵커 모이어티이고;
X는 A에 결합된 펜던트 모이어티이고;
m은 1 내지 5의 정수이고;
여기서 코팅된 표면은 코팅 전의 표면과 상이한 물리적 특성 및/또는 화학적 특성을 갖고;
여기서 표면은 보석의 표면이 아닌 것인
분자상으로 코팅된 표면.
제1항 또는 제2항에 있어서, -A(-X)_m이 하기 구조에 의해 나타내어진 것인 분자상으로 코팅된 표면:

여기서
는 S와의 결합을 지시한다.
제2항에 있어서, 분자상으로 코팅된 표면이 호스트 분자를 포함하는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제3항에 있어서, 호스트 분자가 β-시클로덱스트린인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, A가 화학식 AI 및/또는 AII에 의해 나타내어진 것인 분자상으로 코팅된 표면:

여기서
*는 X 또는 X'과의 결합을 지시하고;

는 S와의 결합을 지시하고;
R₅, R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁, 및 R₁₂는 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₆ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택되고;
X 및 X'은 각각 -H, -OH, 아다만틸, 아이오도- (-I), 니트로- (-NO₂), 나프틸, 안트라세닐, 퍼플루오로옥탄산, 피로닌 Y, 피로닌 B, 카르보라닐, 페로세닐, 아조벤젠, 트리시클로옥틸, 및 퍼플루오로옥틸, 항미생물제, 염료, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 독립적으로 선택되는 모이어티이며, 이들 중 임의의 하나는 에테르, 아민, 에스테르, 아미드, 실란올, 또는 탄소 결합을 통해 시클로덱스트린에 관능화될 수 있고;
t는 0 내지 5의 정수이고;
u 및 v는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이다.
제5항에 있어서, R₅, R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁, 및 R₁₂가 독립적으로 -H, C₁ 내지 C₆ 알킬, 히드록실, 할로겐, 및 -OCH₃으로부터 선택되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제5항 또는 제6항에 있어서, X 또는 X' 중 하나 이상이 하기 구조에 의해 나타내어진 것인 분자상으로 코팅된 표면:
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, X 또는 X' 중 하나 이상이 하기 구조에 의해 나타내어진 것인 분자상으로 코팅된 표면:
제7항 또는 제8항에 있어서, t가 0 또는 1인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, X 또는 X' 모이어티 중 하나 이상이, 항미생물제 또는 염료로 임의로 관능화되는, 임의로 관능화된 시클로덱스트린의 중공에 수용되도록 구성되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, X 또는 X' 모이어티 중 하나 이상이, -H, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택되며, 이들 중 임의의 하나는 에테르, 아민, 에스테르, 아미드, 실란올, 또는 탄소 결합을 통해 시클로덱스트린에 관능화될 수 있는 것인 기로 임의로 관능화되는, 임의로 관능화된 시클로덱스트린의 중공에 수용되도록 구성되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제10항 또는 제11항에 있어서, 임의로 치환된 시클로덱스트린이 α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, 및 γ-시클로덱스트린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, X 또는 X' 모이어티 중 하나 이상이 포접 복합체의 형성을 통해 호스트에 결합하도록 구성되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제13항에 있어서, 임의로 치환된 시클로덱스트린이 하기 구조에 의해 나타내어진 것인 분자상으로 코팅된 표면:

여기서
p는 1 내지 8의 정수이고;
각각의 R₁₄, R₁₅, 및 R₁₆은 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 폴리에테르-, 염료, 치료제, 및 항미생물제로부터 선택되며, 이들 중 임의의 하나는 에테르, 아민, 에스테르, 아미드, 실란올, 또는 탄소 결합을 통해 시클로덱스트린에 관능화될 수 있다.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 표면이 목재, 금속, 석재, 또는 플라스틱인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 표면이 효소-연결 면역흡착 어세이 (ELISA) 검정을 수행하는데 적합한 기재인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 표면이 바닥, 벽, 또는 작업대 상판인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 표면이 플라스틱 표면인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 표면이 유리 표면인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, A가 분해성 결합을 통해 S에 결합되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, A가 분해성 결합을 통해 X에 결합되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제1항에 있어서, A가 영구적 결합을 통해 S에 결합되고, X가 분해성 결합을 통해 A에 결합되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
표면에 공유 연결된 앵커 및 결합 작용제를 포함하며, 여기서 앵커는 결합 작용제에 가역적으로 결합하는 펜던트 결합 부분을 포함하는 것인 코팅된 표면.
제23항에 있어서, 결합 작용제가 코팅 전의 표면과 상이한 목적하는 특성을 코팅된 표면 상에 부여하는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
하기를 포함하는 분자상으로 코팅된 표면으로서:
펜던트 게스트 부분을 포함하는 앵커 관능기에 결합된 표면;
앵커 분자의 펜던트 게스트 부분을 통해 앵커에 결합된 호스트 분자;
여기서 호스트 분자는 코팅된 표면 상에 표면 특성을 부여하는 것인
분자상으로 코팅된 표면.
제25항에 있어서, 호스트 분자에 의해 코팅된 표면 상에 부여되는 표면 특성이 표면이 코팅되지 않았을 때 갖는 것과 상이한 표면 특성인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 또는 제26항에 있어서, 표면 상에 부여되는 표면 특성이 친수성 또는 소수성인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 표면 상에 부여되는 표면 특성이 항미생물 활성인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 표면이 보석 표면, 효소-연결 면역흡착 어세이 (ELISA) 검정을 수행하는데 적합한 기재, 플라스틱 표면, 바닥, 벽, 또는 작업대 상판인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 앵커와 표면 사이의 연결이 공유 결합인 분자상으로 코팅된 표면.
제30항에 있어서, 앵커와 표면 사이의 공유 결합이 분해성인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 앵커와 펜던트 게스트 부분 사이의 연결이 공유 결합인 분자상으로 코팅된 표면.
제32항에 있어서, 앵커와 펜던트 게스트 부분 사이의 공유 결합이 분해성인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 펜던트 게스트 부분이 아다만틸 기인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 호스트 분자가 임의로 관능화된 시클로덱스트린인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 호스트 분자가 베타-시클로덱스트린인 분자상으로 코팅된 표면.
제35항 또는 제36항에 있어서, 시클로덱스트린이 친수성 모이어티, 소수성 모이어티, 또는 친양쪽성 모이어티, 항미생물제, 치료제, 염료, 뉴클레오티드, 단백질, 및 효소 중 하나 이상으로 관능화되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 초과의 호스트 분자가 표면에 결합되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
제25항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 호스트 분자가 호스트 분자 상에 위치하는 게스트 자리의 크기에 기반하여 선택되고, 앵커의 게스트 부분이 호스트 분자의 게스트 자리 내에 들어맞도록 선택되는 것인 분자상으로 코팅된 표면.
화학식 II에 의해 나타내어진, 코팅 및 표면을 포함하는 분자상으로 코팅된 표면으로서:

여기서
S는 표면을 나타내고, 코팅은 -A(-X)_m을 포함하고;
A는 S에 공유 결합된 앵커 모이어티이고;
X는 A에 공유 결합되며 호스트 분자에 결합하도록 구성된 게스트 모이어티이고;
m은 1 내지 5의 정수이고;
Y는 호스트 분자이고;
q는 1 내지 5의 정수이고;
여기서 분자상으로 코팅된 표면은 코팅된 표면 상에 목적하는 표면 특성을 부여하도록 구성되는 것인
분자상으로 코팅된 표면.
제40항에 있어서, A가 화학식 AI 및/또는 AII에 의해 나타내어진 것인 분자상으로 코팅된 표면:

여기서
*는 X 또는 X'과의 결합을 지시하고;

는 S와의 결합을 지시하고;
R₅, R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁, 및 R₁₂는 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₆ 알키닐, C₁ 내지 C₆ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₆ 할로알킬, C₁ 내지 C₆ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₆ 알킬), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 선택되고;
X 및 X'은 각각 -H, -OH, 아다만틸, 아이오도- (-I), 니트로- (-NO₂), 나프틸, 안트라세닐, 퍼플루오로옥탄산, 피로닌 Y, 피로닌 B, 카르보라닐, 페로세닐, 아조벤젠, 트리시클로옥틸, 및 퍼플루오로옥틸, 항미생물제, 염료, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 및 폴리에테르-로부터 독립적으로 선택되는 모이어티이며, 이들 중 임의의 하나는 에테르, 아민, 에스테르, 아미드, 실란올, 또는 탄소 결합을 통해 시클로덱스트린에 관능화될 수 있고;
t는 0 내지 5의 정수이고;
u 및 v는 각각 독립적으로 0 내지 10의 정수이다.
제40항 또는 제41항에 있어서, Y가 하기 구조에 의해 나타내어진 것인 분자상으로 코팅된 표면:

여기서
p는 1 내지 8의 정수이고;
각각의 R₁₄, R₁₅, 및 R₁₆은 독립적으로 -H, 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알킬, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알케닐, 할로겐 또는 히드록시로 임의로 치환된 C₁ 내지 C₁₀ 알키닐, C₁ 내지 C₁₀ 알콕시, 히드록실, 할로겐, C₁ 내지 C₁₈ 할로알킬, C₁ 내지 C₁₀ 할로알콕시, 일치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 이치환된 아민(C₁ 내지 C₁₀ 알킬) (여기서 C₁ 내지 C₁₀ 알킬은 할로겐 또는 히드록시 기로 임의로 치환됨), 디아미노-기, 폴리아미노, 디에테르-기, 폴리에테르-, 염료, 치료제, 및 항미생물제로부터 선택되며, 이들 중 임의의 하나는 에테르, 아민, 에스테르, 아미드, 실란올, 또는 탄소 결합을 통해 시클로덱스트린에 관능화될 수 있다.
하기를 포함하는, 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항의 분자상으로 코팅된 표면을 제조하는 방법:
앵커 시약을 표면과 반응시켜 앵커를 갖는 코팅된 표면을 제공하는 것.
제43항에 있어서, 앵커 전구체를 펜던트 관능기로 관능화시켜 앵커 시약을 제공하는 것을 추가로 포함하는 방법.
제43항 또는 제44항에 있어서, 호스트를 앵커의 게스트에 결합시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
하기를 포함하는, 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항의 분자상으로 코팅된 표면을 사용하는 방법:
오염, 미생물, 치료할 질환을 앓고 있는 환자, 또는 분석물에 분자상으로 코팅된 표면을 노출시키는 것.