Doktorska disertacija
In-situ sinteza anorganskih nanostruktur v večplastni polielektrolitni matrici
Ogledi: 8 | Prenosi: 7
Povzetek
Raziskave na področju priprave nano-kompozitnih tankih plasti organske komponente v polimerni matrici so v zadnjem času pritegnile veliko pozornosti zaradi posebnih lastnosti nanostrukturnih kompozitov in možnosti aplikacije le-teh na področju optoelektronike in fotonike. Večplastna polielektrolitna matrica pripravljena z metodo « Layer-by-Layer self assembly« lahko deluje kot nanoreaktor za in-situ sintezo anorganskih nanodelcev pri čemer organska matrica omogoča sterično stabilizacijo nanodelcev, ki preprečuje njihovo aglomeracijo in s tem omogoča kontrolo lastnosti tako pripravljenih kompozitnih plasti.
Organsko matrico v obliki večplastnega polielektrolitnega nanosa na substratu smo pripravili izmeničnim nanašanjem šibkega poli-kationa polialilamina (PAH) in poli-aniona poliakrilne kisline (PAA) na osnovi elektrostatskega privlaka. Pri nanašanju polielektrolitnih plasti iz raztopin v določenem pH-območju so v večplastni matrici prisotne nedisocirane funkcionalne skupine. Le-te delujejo kot vezna mesta za kovinske ione, ki se z reakcijo redukcije ali sulfidikacije pretvorijo v kovinske npr. Ag, polprevodne npr. ZnS ali dopirane polprevodne npr. (Mn-ZnS) nanodelce. S spreminjanjem pH-vrednosti polielektrolitnih raztopin smo kontrolirali delež nedisociranih skupin ter molekulsko organizacijo polielektrolitnih verig v večplastni matrici, kar vpliva na velikost in koncentracijo nanodelcev v polielektrolitni matrici. Velikost in volumski delež delcev v matrici lahko povečamo s ponavljanjem reakcijskega procesa.
Polielektrolitne nanose smo uporabili za pripravo keramičnih (TiO2) tankih plasti z modificirano sol-gel reakcijo. Glede na to, da priprava večplastne matrice poteka iz vodnih raztopin polielektrolitov, večplastni polielektrolitni nanos vsebuje vodo, ki pri infiltraciji organokovinskega prekurzorja omogoča in-situ reakciji hidrolize in kondenzacije. Sledi termična obdelava, ki omogoča nastanek nanokristaliničnih (TiO2) tankih plasti, katerih debelino lahko natančno kontroliramo s številom polielektrolitnih plasti organske matrice.
Pri in-situ sintezi anorganskih nanostruktur v večplastni polielektrolitni matrici, kontrolirana debelina tankih plasti in velikosti delcev omogočata vpliv na optične lastnosti anorgansko-organskih kompozitnih kot tudi nanokristaliničnih keramičnih tankih plasti.