Ultracienkie warstwy polimerowe

Ultracienkie warstwy polimerowe

Badacze z Uniwersytetu Delaware odkryli nową klasę ultracienkich błon polimerowych, które mogą znaleźć liczne zastosowania od urządzeń mikroelektronicznych po ogniwa słoneczne.

Projekt skupiał się badaniu związków grupy etylenowej, niepodatnymi na proces polimeryzacji. Wśród nich znajdowało się kilka substancji wywodzących się z naturalnych źródeł, jak np. cynamon oraz związki zatwierdzone przez amerykańską organizację FDA do użytku w przemyśle spożywczym.

Polimeryzacja jest reakcją chemiczną w której monomery, które są małymi cząsteczkami z powtarzalnymi jednostkami strukturalnymi łączą się w długie łańcuchy cząsteczek. Każdy z polimerów składa się zazwyczaj z 1000 lub więcej takich jednostek monomerów. Od końca lat 90. naukowcy Lauterbach Snively opracowują metodę produkcji ekstremalnie cienkich warstw polimerowych. Takie nanowarstwy mogą natrafić na duży popyt w branżach zajmujących się optyką, ogniwami słonecznymi, izolatorami elektrycznymi, zaawansowanymi czujnikami i wieloma innymi aplikacjami.

Tradycyjną metodą tworzenia polimeru jest łączenie cząsteczek monomeru w obecności rozpuszczalnika przy jednoczesnym ich ogrzewaniu lub oświetlaniu. Lauterbach i Snively opracowali nową metodę wytwarzania polimerów, która nie wymaga użycia rozpuszczalnika.

Opracowany przez nich proces polimeryzacji zachodzi w komorze próżniowej, skąd wypompowywane jest powietrze, ale ciśnienie zachowuje wartość podobną do tej jaka panuje na zewnątrz komory. Materiał który ma być pokryty warstwą polimerową, np. kawałek metalu jest umieszczany w komorze, a następnie jest schładzany do temperatury niższej od punktu krzepnięcia monomeru, co powoduje że opary monomeru kondensują się na metalu. Tak powstała błona polimeru jest wystawiana na działanie światła ultrafioletowego, dzięki czemu rozpoczyna się proces polimeryzacji.

Ten dwustopniowy proces pozwala na stworzenie jednolitej, wolnej od uszkodzeń warstwy o grubości która można kontrolować z dokładnością do miliardowych części metra.

Naukowcy zapewniają, że ich proces jest wyjątkowo ekologiczny, ponieważ nie wymaga użycia rozpuszczalnika i pobiera bardzo małą ilość energii.

Podczas gdy technika polimeryzacji badaczy jest znana już od kilku lat, to nowa i unikatowa jest klasa materiałów użytych podczas procesu. Pomimo iż można z nich utworzyć ultracienką warstwę, to jednak naukowcom nie udało się jeszcze otrzymać nawet grama tych związków.

(lz)