ایجاد و مطالعه الگوهای نانو خودسامانده بر روی فیلم پلیمری آزوبا استفاده از منبع نوری پالسی

لیلا مظاهری

چکیده

کارهای تجربی این پایان نامه شامل ثبت الگوهای برجسته سطحی نانوخودسامانده بر روی فیلم پلیمری آزو تحت تابش پالسی است. رنگینه آزو به صورت جانبی به زنجیره پلیمری متصل است. فیلم نازک پلیمری روی زیر لایه شیشه ای به روش لایه نشانی چرخشی محلول پلیمری آماده شده است. برای ثبت الگوها از طول موج 532 نانومتر تک باریکه لیزر دیودی استفاده شده است. برای کنترل پهنای پالسها (مدت زمان روشنایی) و سرعت تکرار آنها از چاپگر مکانیکی استفاده شده است. جهت گیری مولکولهای استوانه ای شکل آزو نسبت به قطبش باریکه نویسنده منجر به شکل گیری توری ضریب شکست می شود و تحت تابش طولانی تر حرکات نور القایی در مقیاس میکرومتر منجر به شکل گیری الگو های برجسته سطحی می شود. رشد الگو ها با آشکارسازی شدت پراش باریکه کاوشگر (لیزر هلیوم-نئون ) مورد مطالعه قرار گرفت. شکل گیری الگوی برجسته سطحی خودسامانده را با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی بررسی کردیم. برای شدت باریکه نویسنده 400 میلی وات بر سانتی متر مربع در روی نمونه ای به ضخامت 620 نانو متر الگوی برجسته سطحی خودسامانده با عمق120 نانومتر و پای توری 1250نانومتر شکل گرفت. با تغییر پهنای پالس ها و سرعت تکرار آنها ، آستانه شکل گیری این الگوها را بدست آورده ایم. به ازای سرعت تکرار کمتر ، سرعت رشد منحنی ها کاهش یافته است تا آنجایی که دیگر الگوها شکل نگرفته اند. واهلش حرکت های مولکولی رشد الگو ها را به تاخیر انداخته است. تاثیر قطبش باریکه کاوشگر روی سرعت رشد منحنی شدت پراش مطالعه شده است. تغییر قطبش باریکه کاوشگر در بازخوانی توری ضریب شکست موثر است. زمانی که قطبش باریکه نویسنده و کاوشگر موازی هستند، جهت گیری آزوبنزنها در ناحیه روشن موجب می شود تا در این ناحیه کاوشگر ضریب شکست کمتری نسبت به ناحیه تاریک درک کند. برای توری برجسته سطحی هم ناحیه روشن دره است وضریب شکست کمتری نسبت به ناحیه تاریک دارد در نتیجه در این حالت توری ضریب شکست و توری برجسته سطحی همفاز هستند. تحت تابش پالسی ، رفتار واهلشی الگوها در زمان های مختلف ثبت مطالعه شده است. در ابتدا با خاموشی لیزر نویسنده ، تنها واهلش ساده رخ داده ولی تحت تابش طولانی تر ، رفتار واهلشی تغییر کرده است. با خاموشی لیزر نویسنده ، شدت پراش پس از یک خیز سریع به آهستگی واهلش یافته و با روشنایی لیزر ، شدت پراش پس از افت سریع به رشد خود ادامه داده است. شیب افت و خیز سریع شدیدا وابسته به قطبش باریکه کاوشگر است. این نشان می دهد که بازجهت گیری آزوبنزن ها نقش مهمی را در این فرایندهای غیر عادی دارد.برای بررسی تاثیرات دمایی روی شکل گیری و واهلش الگوهای برجسته سطحی ، ثبت الگوها در دماهای مختلف صورت گرفته است. با افزایش دما سرعت رشد الگوها افزایش یافته و با نزدیک شدن به دمای گذار شیشه ای سرعت رشد الگوها کاهش می یابد. برخی بر این باورند که الگوهای برجسته سطحی (خصوصا برجسته سطحی خود سامان ده) از فصل مشترک هوا و فیلم آغاز می شود. برای تکمیل تحقیقات خود نمونه پلیمری را از طرف زیرلایه تحت تابش قرار دادیم. انتظار می رفت تحت تابش نور از طرف زیرلایه، توری برجسته سطحی تشکیل نشود، ولی در این حالت هم توری شکل گرفته که ماهیت آن مشخص نیست. این توری پایدار است . فرض ما این است که توری در حجم فیلم پلیمری شکل گرفته است. ادامه تحقیقات نیازمند بررسی سطح با میکروسکوپ نیروی اتمی است

اساتید راهنما و مشاور

سهراب احمدی کندجانی، ناصر ارسلانی