Interplay of Light and Self-Assembly in Functional Soft Materials - From Photo-Controlled to Photonic Structures

Julkaisun otsikon käännös: Valon ja itsejärjestymisen vuorovuorovaikutus pehmeissä toiminnallisissa materiaaleissa

Mikko Poutanen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Valoon reagoivia itsejärjestyviä rakenteita käytetään laajasti toiminnallisissa pehmeissä materiaaleissa. Erityisen suurta mielenkiintoa ovat herättäneet isomeroituvien atsobentseenimolekyylien ja supramolekulaaristen rakenteiden tai nestekiteiden yhdistelmät. Nämä mahdollistavat rakenteiden etäohjauksen ja molekyylitason valovasteen vahvistamisen makroskooppiselle tasolle. Toisaalta lohkopolymeerien ja kolloidien suuremman mittaluokan itsejärjestyvät rakenteet voivat ohjata valon kulkua ja muodostaa fotonisia rakenteita. Tämä väitöskirja keskittyy valon ja itsejärjestymisen vuorovaikutus valoon reagoivissa ja fotonisissa materiaaleissa. Julkaisussa I tutkitaan itsejärjestymisen vaikutusta atsobentseenin isomerisaatiokinetiikkaan vetysitoutuvissa polymeerikomplekseissa. Termisen isomerisaation näytetään kiihtyvän hydroksiatsobenseenikomplekseissa konsentraation kasvaessa. Pienellä konsentraatiolla näytteet ovat epäjärjestyneitä, kun taas suuren konsentraation näytteet järjestyvät lamellaarisiin smektisiin rakenteisiin. Vertailu suuren konsentraation vastaavaan epäjärjestyneeseen kompleksiin osoittaa erityisesti molekyylien järjestyksestä ja suuntautumisesta syntyvän keskinäisen vuorovaikutuksen olevan tärkeä isomerisaatiokinetiikan kannalta. Julkaisussa II hydroksiatsobentseenikomplekseja ja niiden termistä isomerisaatiokinetiikkaa hyödynnetään vetysitoutuvien kaasujen, erityisesti suhteellisen kosteuden, mittaamisessa. Komplekseista tutkitaan isomerisaationopeuden riippuvuutta vesi- ja etanolihöyryistä, ja erityisesti ilman suhteellisen kosteuden suhteen sen näytetään olevan eksponentiaalinen, hyvin toistettava ja säädettävissä. Työssä demonstroidaan muutoksen hyödyntäminen sensorina. Isomerisaatiokinetiikan käyttö sensorisovelluksissa mahdollistaa uusia käyttökohteita supramolekulaarisille atsobentseenikomplekseille. Julkaisussa III tutkitaan atsobentseeniä sisältäviä halogeenisidottuja supramolekulaarisia nestekiteitä. Stilbatsolien ja fluorinoitujen atsobentseenimolekyylien näytetään muodostavan systemaattisesti nestekiteitä, jotka perustuvan molekyylien väliseen vahvasti suuntariippuvaan halogeenisidokseen. Valolla luotua järjestys-epäjärjestys-faasitransitiota tutkitaan tarkemmin, muun muassa siihen tarvittavan cis-isomeerin osuus määritetään. Julkaisussa IV kehitetään yleispätevää menetelmää luoda fotonisia nesteitä ja 3D fotonikiteitä käyttämällä lohkopolymeerimisellejä, joilla on kvaternisoituva polymeerikuori. Tämä edellyttää hyvin kapeaa kokojaukaumaa ja voimakkaasti laajentuvaa polymeerikuorta. Misellien näytetään kiteytyvän yli millimetrin kokoisiin fotonikiteisiin. Lisäksi fotonikiteillä näytetään olevan erityisen kapeat heijastuspiikit ja kiteitä muokkaamalla heijastusaallonpituutta voidaan säätää koko näkyvän valon alueella. Fotonikiteet ovat lisäksi uudelleenmuotoutuvia ja niitä voidaan kontrolloida muuttamalla konsentraatiota ja suolapitoisuutta.
Julkaisun otsikon käännösValon ja itsejärjestymisen vuorovuorovaikutus pehmeissä toiminnallisissa materiaaleissa
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Ikkala, Olli, Vastuuprofessori
  • Priimägi, Arri, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8165-6
Sähköinen ISBN978-952-60-8166-3
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • itsejärjestyminen
  • valoon reagoiva
  • atsobentseeni
  • lohkopolymeeri
  • miselli
  • fotonikide

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Valon ja itsejärjestymisen vuorovuorovaikutus pehmeissä toiminnallisissa materiaaleissa'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä