Epäorgaanis-orgaanisten hybridiohutkalvojen valmistus atomi- ja molekyylikerroskasvatuksella

Pia Sundberg

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Epäorgaanis-orgaanisilla hybridimateriaaleilla on valtavasti potentiaalia erilaisissa tulevaisuuden käyttökohteissa, sillä niissä voidaan yhdistää niin epäorgaanisten kuin orgaanistenkin materiaalien parhaat ominaisuudet. Juuri kuitenkin lähdemateriaalien erilaisuus tekee hybridien valmistuksesta haastavaa: esim. liuosfaasimenetelmissä orgaaniselle lähdeaineelle sopiva liuotin ei välttämättä sovi epäorgaaniselle lähdeaineelle. Lisäksi moni käytännön sovellus vaatii korkealaatuisten ohutkalvojen käyttöä. Atomi- ja molekyylikerroskasvatus (ALD/MLD) ovat kaasufaasikasvatusmenetelmiä, jotka perustuvat jaksottaisiin saturoituneisiin pintareaktioihin. Menetelmät yhdistämällä voidaan paitsi kasvattaa korkealaatuisia hybridiohutkalvoja, voidaan lisäksi säätää muodostuvan kalvon paksuutta ja rakennetta tarkasti. Tässä väitöskir-jassa ALD/MLD-menetelmiä käytettiin uudentyyppistenhybridiohutkalvojen valmistukseen. Yksi merkittävimmistä haasteista uusien hybrimateriaalien valmistuksessa ALD/MLD-menetelmillä on sopivien lähdeaineiden löytäminen. Kun käytetyt orgaaniset lähdeaineet ovat lineaarisia, ne voivat taipua jolloin kasvunopeudet pienenevät. Kasvunopeuksien parantamiseksi työssä käytettiin orgaanisina lähdeaineina jäykkärakenteisempia aromaattisia amineita, 4,4'-oksidianiliinia (ODA) ja 4-aminofenolia (AP). Epäorgaanisina lähdeaineina olivat ALD:ssa yleisesti käytetyt dietyylisinkki (DEZ) ja TiCl4. Ohutkalvoja kasvatettiin onnistuneesti kaikilla neljällä eri lähdeaineparilla. AP-pohjaiset kalvot kasvoivat paremmin kuin ODA:n perustuvat, Ti-AP hybridi lähes ideaalisesti. Todennäköisesti AP:n kaksi erilaista funktionaalista ryhmää edesauttoivat kontrolloidumpaa kasvua, kun taas ODA:n eetterisidos mahdollistaa molekyylin taipumisen. Epäorgaanisista lähdeaineista TiCl4, joka on vahvempi Lewis happo ja jolla on useampi ligandi kuin DEZ:llä, katalysoi kalvojen kasvua paremmin. Työssä valmistettiin lisäksi oksidista ja hybridistä koostuvia nanorakenteita hyödyntämällä ALD:n ja MLD:n jaksottaista kasvatusprosessia. Käytetyt aineparit olivat Ti-ODA hybridi + TiO2, Zn-AP hybridi + ZnO, ja trimetyylialumiini (TMA)+etyleeni-1,2-dioli (EG) hybridi + Al2O3. Valmistamalla Ti:a ja Zn:ä sisältäviä seoksia kyettiin kalvojen kiteisyyttä, pinnan karkeitta, taitekerrointa, mekaanisia ominaisuuksia ja tiheyttä säätelemään vaihtelemalla hybridin ja oksidin määrää nanorakenteissa. TMA-EG hybridistä ja Al2O3:sta koostuvia nanolaminaatteja kasvatettiin polylaktidille, tarkoituksena valmistaa kalvo joka soveltuu Al2O3-kalvoa paremmin biopohjaisten pakkausmateriaalien pinnoittamiseen. TMA+EG ja Al2O3-kerroksista muodostuvan nanolaminaatin havaittiin kestävän paremmin venytystä kuin kalvojen jotka koostuivat pelkästään Al2O3:sta tai TMA+EG:stä. Lisäksi venytetty nanolaminaatti esti paremmin hapen läpäisevyyttä kuin oksidista tai hybridistä koostuneet venytetyt kalvot.
    Julkaisun otsikon käännösEpäorgaanis-orgaanisten hybridiohutkalvojen valmistus atomi- ja molekyylikerroskasvatuksella
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Karppinen, Maarit, Vastuuprofessori
    • Karppinen, Maarit, Ohjaaja
    • Sood, Anjali, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-5997-6
    Sähköinen ISBN978-952-60-5998-3
    TilaJulkaistu - 2014
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • epäorgaaninen-orgaaninen hybridi
    • atomikerroskasvatus

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Epäorgaanis-orgaanisten hybridiohutkalvojen valmistus atomi- ja molekyylikerroskasvatuksella'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä