الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 25000 تومان
(ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۳۷
کد مقاله
CHEM37
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
سنتز فیلم‌های نازک غیر سنتزی ترپینن ـ ۴ـ ال پلیمریزه شده با پلاسمای فرکانس رادیویی
نام انگلیسی
Synthesis of radio frequency plasma polymerized non-synthetic Terpinen-4-ol thin films
تعداد صفحه به فارسی
۱۲
تعداد صفحه به انگلیسی
۴
کلمات کلیدی به فارسی
پلیمریزاسیون پلاسما, لایه (فیلم) نازک, خواص نوری, پلیمر آلی
لابراتوار تحقیقاتی مواد الکترونیکی, کالج مهندسی دانشگاه جیمز کوک, استرالیا, الزویر
مرجع به انگلیسی
Electronic Materials Research Lab, School of Engineering, James Cook University, Australia; Elsevier
کشور
استرالیا
سنتز فیلم‌های نازک غیر سنتزی ترپینن ـ ۴ـ ال پلیمریزه شده با پلاسمای فرکانس رادیویی
خلاصه
پیشرفتهای اخیر در حوزه کاربرد پلیمرهای آلی نیاز به مواد جدید و پیشرفته با خواص سطحی، نوری و الکتریکی مطلوب برای بکار بردن در تکنولوژیهای در حال ظهور را ایجاب کرده است. این تحقیق ساخت و خصوصیات فیلم‌های نازک پلیمری از مونومر غیر سنتزی ترپینن ـ ۴ـ ال با استفاده از پلیمریزاسیون پلاسمای فرکانس رادیویی بررسی می‌کند. خواص نوری، ضخامت و زبری این فیلم‌های نازک در محدوده طول موج nm1000- 200 با استفاده از بیضی سنجی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. فیلم‌های نازک پلیمری با ضخامت از nm100 تا nm1000 ساخته شده‌اند و این فیلم‌ها سطوح نرم و عاری از نقصی را نشان می‌دهند. در طول موج nm500، ضریب شکست و ضریب خاموشی به ترتیب ۵۵/۱ و ۰۰۰۷/۰ به دست آمدند. شکاف انرژی eV67/2 تخمین زده شد که این مقدار در ناحیه نیم رسانا Eg واقع است. خواص سطحی و نوری حاصل از فیلم‌های با پایه ترپینن ـ ۴ـ ال نمایندگی این فیلم‌ها را به عنوان مواد کم هزینه اطمینان‌بخش با کاربردهای بالقوه در صنایع الکترونیک، نور و داروهای زیستی اثبات می‌کند.
مهندسی سطح یکی از برجسته‌ترین حوزه‌ها در زمینه تحقیق و توسعه مواد می‌باشد و در محدوده وسیعی از کاربردهای عملی برای اصلاح قابل توجه عملکرد و افزایش ارزش تولید مواد به گستردگی انجام شده است و نوآوری فرآیند و محصول و مدیریت هزینه از اهمیت قابل توجهی برخوردار است [۵-۱]. تکنولوژیهای مبتنی بر پلاسما با توجه به تولید، برحسب کاربرد صنعتی به سرعت رشد می‌کنند زیرا بسیار مهندسی دوست هستند، شیمی سطح عملا عاری از آلودگی ایجاد می‌کنند و می‌توانند به آسانی به فرآیندهای تولیدی تکامل یابند[۲و۳]. کاربردهای اولیه پلیمرهای پلاسما شامل استفاده از ماهیت فیزیکی این مواد دارای پیوندهای عرضی زیاد، بویژه خواص ممانعتی آنها و مشتمل بر الکترونیک، غشاها و پوششهای فلزی می‌باشند. با شناسایی شرایط ثانویه پلاسمای غیر تعادلی و توانایی ایجاد فیلم‌های نازک پلیمری دارای عوامل شیمیایی با حفظ مقداری از شیمی اولیه و ساختار مونومر و مزایای ذاتی این سوبستراها (مانند خواص مکانیکی آنها)، محدوده کاربردهای آنها از غشاهای نفوذ گزین به فیلم‌های دارویی زیستی گسترش یافت [۵و۶]. فیلم‌های نازک حاصله، نوعا، سطح نرمی دارند، بسیار نازکند، عاری از سوراخهای ریزند و دارای یکنواختی فضایی هستند، پوشش هم شکلی دارند و نسبت به سوبستراها چسبندگی بالایی ایجاد می‌کنند [۱۲-۷].
هدف از این تحقیق، ارزیابی مواد غیر سنتزی به عنوان منابع مناسب برای پلیمریزاسیون فیلم‌های نازک آلی با خواص الکتریکی و نوری مطلوب می‌باشد. این مقاله ساخت فیلم‌های نازک پلیمری از ترپینن ـ ۴ـ ال غیر سنتزی حاصل از ملالوکاآلترنیفولیا را بوسیله پلیمریزاسیون پلاسمایی RF و خواص نوری، الکتریکی و سطحی این فیلم‌های نازک پلیمری را گزارش می‌کند.
۲- مواد و روشها
فرآیند پلیمریزاسیون RF بطور مفصل توسط بعضی از محققین مورد بحث قرار گرفته است [۱۳و ۶-۱]. در طی این پلیمریزاسیون، سطوح انرژی ذراتی که گاز را داخل یک محفظه رسوبگذاری جمع می‌کنند تا حد قابل توجهی افزایش می‌یابند که منجر به آزاد شدن الکترونها شده و ذرات سنگین باردار (گونه‌های مولکولی و اتمی) تشکیل می‌شوند [۱۴]. انرژی اغلب الکترونها برای شکستن واقعی هر پیوند شیمیایی مربوط به مولکولهای آلی و ساختارهای آلی که محتوی عناصر گروههای اصلی هستند و برای تجزیه پیوندهای غیر اشباع آنها به انرژیهای بالاتری نیاز می‌باشد، کافی است. در نتیجه فرآیندهای حالت پلاسما، از برخورد و ترکیب مجدد بعدی گونه‌های باردار و خنثی با یکدیگر، شبکه‌هایی با وزن مولکولی بالا ایجاد می‌شوند و سطوحی که تخلیه بار را محدود می‌کنند، خصوصیات ساختاریی پیدا می‌کنند که از خصوصیات ساختاری مونومر اصلی متفاوت هستند. چنین ساختارهایی از تکرار واحدهای مونومری ساخته نمی‌شوند و احتمالا دارای ساختار غیر اشباع، شاخه‌دار و دارای پیوند عرضی می‌باشند. در تشکیل پلیمر متداول (عادی)، از گروههای عاملی و رادیکالهای تولید شده بوسیله پلاسما استفاده می‌شود اما انجام فرآیند بر روی سطوح سوبسترای در معرض پلاسما در غیاب پلاسما روی می‌دهد [۱۳و ۶-۱]. کنترل خصوصیات مواد پلیمری با تغییر شرایط رسوبگذاری (مثلا توان و فرکانس سیگنال برانگیختگی، نوع و موقعیت سوبسترا، شکل هندسی محفظه رسوبگذاری) یا با بکار بردن فرآوریهای قبل و بعد از رسوبگذاری (مثلا سوبسترا را در معرض فرآوری پلاسمای RF پیش از ساخت قرار می‌دهند) امکانپذیر است [۱۳، ۱۵، ۵، ۲ و۱].
سنتز فیلم‌های نازک ترپینن پلاسمای فرکانس رادیویی
۳- نتایج و بحث
۱-۳٫ ضخامت فیلم
برای بررسیهای مقدماتی جذب و ضخامت فیلم‌های پلیمری از یک اسپکترومتر (آوانتس ۲۰۴۸) استفاده شد. این پارامترها با استفاده از بیضی سنجی اسپکتروسکوپی با زاویه متغیر (مدل M-2000, J.A. Woollam Co., Inc.) نیز ارزیابی گردید. وابستگی ضخامت فیلم به زمان رسوبگذاری در نمونه‌های ساخته شده بر روی سوبستراهای شیشه‌ای برای زمانهای ۲، ۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۳۰ دقیقه (۴ نمونه برای هر زمان رسوبگذاری) بررسی شد. با زمان رسوبگذاری ۲ دقیقه، فیلمی با ضخامت nm99 حاصل شد. ضخامت نمونه‌ها با زمان افزایش یافت و برای زمان رسوبگذاری ۳۰ دقیقه به ۸۷۴ نانومتر رسید. وابستگی ضخامت به زمان رسوبگذاری بصورت خطی بود. بنابراین، با فرض شرایط رسوبگذاری ثابت و با کنترل زمان رسوبگذاری و ردیابی ماده برای یک کاربرد معین، فیلمی با ضخامت مطلوب حاصل می‌شود.
۲-۳٫ خواص سطحی
مورفولوژی سطح فیلم‌ها با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (NT-MDT NTEGRA Prima) بررسی گردید و خواص توپوگرافی این سطوح در مقیاسهایی از آنگستروم تا میکرون به دست آمد [۱۳]. برای به حداقل رساندن آسیب دیدن سطح پلیمرها، شیوه AFM نیمه برخوردی غیر تخریبی انتخاب گردید. چند پویش بر روی هر نمونه انجام شد تا صحت خصوصیات را بهبود بخشد. شکل ۱ مثالی از پویش‌های مورفولوژی سطح‌های mm 1×۱ و mm 80×۸۰ فیلم نازک پلیمری ترپینن ـ ۴ـ ال با ضخامت nm874 را نشان می‌دهد. نتایج نشان می‌دهند که فیلم‌های نازک پلیمری به صورت سطوح نرم، یکنواخت و عاری از سوراخهای ریز می‌باشند و این امر بدین معنی است که پلیمریزاسیون پلاسما غالبا بر روی سطح سوبسترا انجام می‌شود نه در فاز گازی [۱۷]. زبری RMS، ۳/۰ نانومتری حاصل از اطلاعات AFM با مقدار به دست آمده از مطالعات بیضی سنجی فیلم‌ها توافق دارد. چنین مقادیر زبری از مقادیر مربوط به فیلم‌های پلیمری تیوفن و اتیل سیکلوهگزان، به ترتیب nm1 و nm2/1، که با استفاده از پلیمریزاسیون پلاسمایی RF رسوب کرده‌اند، پایین‌تر می‌باشد [۱۹و۱۸]. سطوح نرم برای کاربردهای نوری و الکتریکی و نیز برای استفاده به صورت مواد پوششی جهت محافظت سطح یا لایه‌های حائل(بافری) ضروری هستند [۵].
۳-۳٫ خواص نوری
خواص نوری این فیلم‌ها از اطلاعات بیضی سنجی جمع‌آوری شده در سه زاویه مختلف برخورد (°۶۵ و °۶۰، °۵۵ = j) و در محدوده طول موج nm 1000 ـ ۲۰۰ (ev 2/1- 2/6) بوسیله آنالیز برگشتی (بسته نرم‌افزاری WVASE32) استخراج شده است. ابتدا، بر روی اطلاعات موجود در محدوده nm 1000 ـ ۵۰۰، با فرض اینکه فیلم‌ها در این ناحیه از نظر نوری شفاف هستند (k به صفر میل می‌کند) و نیز یکنواخت می باشند، پراکندگی کوشی اعمال می‌شود [۲۰و۲۱]. یک لایه با سطح زبر، با این فرض که زبری کمتر از ۱۰% طول موج نور بکار رفته در بررسی نمونه می‌باشد، مورد استفاده قرار می گیرد زیرا هرچه زبری بیشتر باشد تمایل به پراکندگی و قطبش زدایی (دپلاریزه کردن) نور بیشتر است [۲۲]. علاوه بر این، نوسانگرهای گاوسی به عنوان نوسانگرهای هماهنگ بکار برده شدند [۲۴و۲۳]. اطلاعات مربوط به عبور اضافه شد تا صحت مدل بکار رفته در تعیین ثابتهای نوری مواد و تشخیص محدوده شفاف بودن فیلم‌های پلیمری تحت بررسی را افزایش دهد.
۴-۳٫ شکاف انرژی
برآورد شکاف انرژی به دست آمده از آنالیز اطلاعات بیضی سنجی و اسپکترومتری با هم مقایسه شدند و نتایج نسبت به ماهیت رسانایی ماده رسم گردیدند. شکاف نوار نوری Eg از معادله توک ahn = B (hn – Eg)n به دست آمد که در این معادله a جذب نوری، n فرکانس نور و n و B به ترتیب عوامل وابسته به نوع انتقال (گذار) و طول دنباله‌های حالت مستقر می‌باشند [۲۶]. مقدار n بوسیله ماهیت ساختار الکترونی ماده تعیین می‌شود و برای پلیمرهای پلاسمای نیم رسانا n عموما ۲ می‌باشد که این امر، تابع سهمی شکل را برای چگالی حالت توصیف می‌کند [۲۷]. برای محاسبه مقادیر شکاف نوار نوری توسط برون‌یابی عرضی بخش خطی منحنی جذب از نرم‌افزار مطلب(Matlab) استفاده شد (شکل ۴). این موضوع نشان داده شده که ۲ = n (برای انتقال غیر مستقیم) بهترین انطباق را برای فیلم‌های پلیمری تحت بررسی فراهم می‌کند [۹]. مقادیر شکاف انرژی (ev67/2 و ev66/2 به ترتیب برای اطلاعات اسپکترومتری و بیضی سنجی فرابنفش ـ مریی) نشان می‌دهد که شکاف نوار نوری مواد در ناحیه نیم‌رسانا قرار دارد. با افزودن مواد ناخالصی مثلا ید یا برم، کاهش بیشتر شکاف انرژی مواد امکانپذیر می‌شود و فیلم‌های رسانا ایجاد می‌گردد. گرچه شکاف نوار نوری از مقدار Eg حاصل از پهنای محدوده حالت مستقر در نوار ظرفیت و نوار رسانایی (هدایت) انحراف نشان می‌دهد، که درجه انحراف به درجه بی‌نظمی در داخل فیلم پلیمری وابسته است، این روش اطلاعات مهمی را در مورد ساختار الکترونی مواد بی‌شکل (آمورف) فراهم می‌کند [۲۹]. با استفاده از نرم‌افزار WVASE32، ترکیبی از نوسانگرهای توک ـ لورنز و گاوسی با اطلاعات بیضی سنجی در طی مدل‌بندی انطباق داده می‌شوند تا مقادیر Eg تعیین شوند. در این تحقیق، مقدار شکاف انرژی ev68/2 حاصل شد. این مقدار با مقادیری که با استفاده از اطلاعات بیضی سنجی و جذب فرابنفش ـ مریی اسپکتروسکوپی حاصل می‌شوند، مشابه است و در داخل ناحیه نیم رسانای Eg قرار می‌گیرد.
سنتز فیلم‌های نازک ترپینن پلاسمای فرکانس رادیویی
۴- نتایج
پلیمریزاسیون پلاسمای RF مونومر ترپینن ـ ۴ ـ ال به منظور سنتز یک فیلم نرم، عاری از نقص و یکنواخت از یک منبع غیر سنتزی مورد مطالعه قرار گرفته است. خصوصیات فرابنفش ـ مریی، بیضی سنجی و AFM نشان داد که شرایط پلاسما بر مورفولوژی و خواص فیلم حاصله اثر می‌گذارد. فیلم‌های پلیمری آلی شفاف، نرم و یکنواخت می‌توانند با استفاده از سیگنال بر انگیختگی RF با فرکانس MHz 56/13 و توان W25 ساخته شوند. ضخامت این فیلم‌ها بوسیله کنترل زمان رسوبگذاری، از nm 100 تا nm 1000 تغییر می‌کند. خواص نوری مطالعه شده در محدوده طول موج nm 1000 ـ ۲۰۰ نشان داد که این فیلم‌ها نمایندگان بالقوه‌ای برای کاربرد در علم اپتیک(نورشناسی) می‌باشند. در طول موج nm 500، ضریب شکست و ضریب خاموشی به ترتیب ۵۵/۱ و ۰۰۰۷/۰ به دست آمدند. شکاف انرژی ev67/2 تخمین زده شد که امکان استفاده از این فیلم‌های پلیمری را در کاربردهای نیم‌رسانا اثبات می کند.
خواص نوری و سطحی حاصل از فیلم‌های ساخته شده، نمایندگی این مواد را به عنوان مواد کم هزینه اطمینان‌بخش و سازگار با محیط‌زیست، که در بعضی از تکنولوژیهای نوظهور مورد استفاده قرار می‌گیرند، اثبات می کند. ما توانایی ساخت فیلم‌های مبتنی بر ترپینن ـ ۴ ـ ال غیر سنتزی عاری از نقص و یکنواخت با خواص مواد مطلوب به روش معتبر و تکرارپذیر و توانایی آنها برای نمایندگی در کاربردهای صنایع الکترونیک، نورشناسی و داروهای زیستی را نشان داده‌ایم.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
