Атомно-силовая микроскопия наноструктурированных гибридных пленок Ленгмюра-Блоджетт стеаратов металлов и сетчатых полимеров

• Автор: Чернова-Хараева, Ирина Артемовна
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Монослои и пленки Ленгмюра Блоджетт.

1.2. Сканирующая зондовая микроскопия

1.2.1. Основной принцип работы атомносилового микроскопа.

1.2.2. Стандартные режимы измерения атомносилового микроскопа

1.3. Исследование пленок Ленгмюра Блоджетт ПЛБ жирных кислот и их солей

методом атомносиловой микроскопии.

1.3.1. Молекулярное разрешение

1.3.2. Морфологические особенности ПЛБ

1.3.3. Механические, фрикционные и адгезионные свойства ПЛБ.

1.3.4. Смешанные пленки с фазовым разделением.
1.4. Получение тонких оксидных пленок с использованием техники Ленгмюра
Блоджстг.
1.5. Исследование пленок Ленгмюра Блоджетт полимеров методом
атомносиловой микроскопии.
1.5.1. Молекулярное разрешение
1.5.2. Пленки Ленгмюра Блоджетт из полимеров, полученных полимеризацией монослоев мономеров на водной субфазе.
1.5.3. Пленки Ленгмюра Блоджетт из полимеров, полученных полимеризацией мономеров на твердой подложке.
1.5.4. Сопоставление морфологии полимерных ПЛБ, полученных полимеризацией мономеров в моиослоях на водной субфазе и на твердой подложке.
1.5.5. Пленки Ленгмюра Блоджетт дифильных полимеров и полимерных
анион катионных комплексов
1.5.6. Влияние различных факторов на морфологию полимерных ПЛБ
1.5.7. Пленки Ленгмюра Блоджетт смешанных монослосв, содержащих
полимер. Иммобилизация молекул и наночастиц.
1.5.8. Пленки Ленгмюра Блоджетт сетчатых полимеров
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования.
2.2. Получение монослоев и пленок Ленгмюра Блоджетт.
2.2.1. Установка для получения монослоев и ПЛБ
2.2.2. Формирование монослоев Ленгмюра и запись изотерм сжатия.
2.2.3. Получение пленок Ленгмюра Блоджетт
2.3. Получение оксидных пленок
2.4. Атомиосиловая микроскопия.
2.4.1. Схема прибора.
2.4.2. Регистрация силовой кривой
2.4.3. Измеряемые параметры
2.5. ИКспектроскопия.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Пленки Ленгмюра Блоджетт стеаратов иттрия и бария. Влияние УФоблучсния
и термообработки на структуру и свойства пленок.
3.1.1. Получение монослоев и пленок Ленгмюра Блоджетт стеаратов
иттрия и бария.
3.1.2. Исследование ПЛБ стеаратов иттрия и бария методом АСМ.
3.1.3. Влияние термообработки на поведение ПЛБ стеаратов иттрия и бария
3.1.4. Влияние УФобработки на структуру и свойства ПЛБ стеаратов
иттрия и бария.
3.1.5. Влияние термообработки на структу ру и состав фотооблученных
ПЛБ стеаратов иттрия и бария.
3.2. Пленки Ленгмюра Блоджетт на основе сетчатых эпоксидных полимеров.
Влияние природы отверждающих агентов и способа получения двумерных сеток
на их морфологию и свойства.
3.2.1. Получение, структура и свойства двумерных эпоксидных сеток на поверхности водных растворов фосфорновольфрамовой кислоты и пленок
Ленгмюра Блоджетт на поверхности кремния.
3.2.2. Формирование двумерных полимерных сеток из смешанных монослосв эпоксидного олигомера и отвердителей различной природы на поверхности воды
3.2.2.1. Смешанные монослои и пленки Ленгмюра Блоджетт эпоксидного олигомера и фосфорновольфрамовой кислоты
3.2.2.2. Смешанные монослои и пленки Ленгмюра Блоджетт эпоксидного олигомера и триэтилентетрамина
3.2.3. Бинарные смешанные монослои и пленки Ленгмюра Блоджетт
эпоксидного олигомера и дифильного лиганда днцетилциклена
3.2.4. Иммобилизация дицетшшиклена в двумерной эпоксидной сетке. Фазовая структура и комплексообразование с ионами меди.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Анализ работ в области полимерных монослосв и пленок ЛБ позволяет сделать вывод о том, что проблема создания молекулярных устройств вряд ли может быть решена без использования высокомолекулярных соединений, будь то пассивные изолирующие слои калиброванной толщины или активные преобразующие и передающие планарные ансамбли. Низкая интенсивность исследований в области полимерных монослосв и пленок ЛБ объясняется тем, что синтез фуикционализованных полимеров и формирование из них монослоев сопряжены со значительными трудностями. Если в случае низкомолскулярных дифильных соединений существует большой выбор органических молекул, несущих определенную функцию, то для полимерных систем набор макромолекул, содержащих подходящие функциональные группы ограничен. Поэтому для создания функциональных полимеров, образующих монослои, часто прививают на основную гидрофобную цепь боковые группы, способные реагировать на внешние воздействия. Используется также полимеризация фуикционализованных мономеров и сополимеризацня таких мономеров с неактивными мономерами, выступающими в качестве спсйсерных звеньев полимерной цепи . Кроме того, полимерные монослои часто обладают меньшей стабильностью по сравнению с низкомолекулярными системами, а также иногда требуются более сложные манипуляции при переносе их на твердую подложку ,. Сегодня полимерные ПЛБ находят применение в микроэлектронике в качестве резистов и изолирующих слоев с высокими удельными характеристиками. Полярные и альтернативные нецентросимметричные ПЛБ имеют значительные перспективы применения в нелинейной оптике. Проводящие полимеры, например, полиалкнлтнофены, не уступают по своим параметрам ПЛБ из комплексов с переносом заряда. Фотохромныс превращения обратимые гщсишоизомернзация и агрегация могут быть использованы в процессах записи и отображения информации. Молекулярная электроника, различные виды сенсоров, многослойные селективные мембраны и многие другие, очевидные и лишь прогнозируемые области применения полимерных ПЛБ требуют существенно более интенсивного изучения этих уникальных объектов. Сканирующая зондовая микроскопия. За последние двадцать лет в экспериментальной физике были развиты и интенсивно используются новые микроскопические методы изучения поверхности с нанометровым и атомным разрешением сканирующая туннельная микроскопия СТМ и атомносиловая микроскопия ЛСМ. В настоящее время они объединяются иод общим названием сканирующая зондовая микроскопия СЗМ, подразумевающим, что изображение исследуемой поверхности формируется путем ее сканирования острым микрозондом. Метод СТМ был впервые реализован в году сотрудниками Цюрихского филиала фирмы 1ВМ Г. Бнннингом и Г. Рорером . Он основан на регистрации тока, проходящего через наномстровый диэлектрический зазор между зондом и исследуемой поверхностью, что позволяет получать атомарное разрешение в атмосферных условиях. Однако метод СТМ применим только к электропроводящим или очень тонким объектам, и именно поэтому наиболее широкое применение находит более универсальный, не требующий ограничений по электропроводимости материалов, метод ЛСМ, предложенный в году Гербером и Куэйтом . Развитие экспериментальной базы привело к бурному развитию методических аспектов применения методов СЗМ. Были разработаны различные методики сканирования, получения информации, технологии приготовления образцов и зондов. Сканирующая зондовая микроскопия имеет множество достоинств. Вопервых, это высокое разрешение вплоть до атомного Л 0. А, что позволяет сравнивать ее разве что с методом просвечивающей электронной микроскопии ПрЭМ, разрешение которого достигает 1Л. Однако, преимуществами СЗМ перед ПрЭМ являются отсутствие необходимости приготовления тонких срезов, реплик и использования вакуумной среды. Вовторых, локальность участков, с которых считывается информация в методе СЗМ, является, пожалуй, наиболее существенным его преимуществом перед интегральными методами исследования, такими как рентгеновская дифракция, дифракция медленных электронов, дифракция быстрых электронов и вес виды спектроскопии, в которых информация собирается с существенно большей площади поверхности, и которые требуют упорядоченности атомной структуры на достаточно больших площадях и при этом не способны регистрировать атомные дефекты, неоднородности и микрочастицы.