Düzensizlikten Yararlanarak Polimer Filmlerde Düzenlenmiş Desenler Yaratıldı
Üstteki figür, farklı desen geometrileri ve parçacık bileşimleri ile çalışabilen SCPINS tarafından uyarılmış düzenli nanoparçacık organizasyonunun bir illüstrasyonudur. Arka plan elektrik devresi modeli üretilebilecek modellerin bir örneği olarak gösterilmiştir.
Akron Üniversitesi’nde Polimer Mühendisliği Profesörü Alamgir Karim ve öğrencisi Ren Zhang’ın yaptığı araştırmaya göre, ultra ince polimer filmlerde nanoparçacıkların desen haline getirilmesinin kontrol edilmesi kimya yerine entropi ile gerçekleştirilebilir.
Polimer ince filmleri boyalar, yağlayıcılar ve yapıştırıcılar dahil olmak üzere çeşitli ticari ürünlerde kullanılır. Karim ve Zhang, mikronaltı ölçekte iyi kontrol edilen nanoparçacık organizasyonu ile polimer nanokompozit ince filmler üretmek için orijinal bir yöntem (yumuşak sınırlandırma deseniyle indüklenen nanopartikül ayrımı, SCPINS) geliştirdiler.
Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabında bir bildiride yayınlanan bu yeni yöntem, her nanoparçacığın bu filmlerdeki tanımlanmış kalıplara dönüştürülmesini benzersiz şekilde kontrol etmektedir. Termal veya UV sinterleme gibi sonraki işleme adımlarıyla sensörler, nanotel devresi veya kırınım ızgaraları içeren uygulamalar için yararlı olabilir.
Öngörü olarak, entropi bir sistemdeki bozuklukla ilişkilidir. Bununla birlikte, bilim adamları koloidal madde için bir sistemin hem entropi hem de görünür düzeni arttıran geçişler yaşayabileceğini göstermiştir. Bu gözlemden esinlenerek Karim ve Zhang, ince filmlerdeki polimerle aşılanmış nanoparçacıkların (PGNP’lerin) düzenlenmesinde entropinin rolünü araştırdılar.
Desenli tepe-çukur bölgelerini karışım filmlerine basitçe basarak nanoparçacıklar tepelerde kendiliğinden zenginleşecek ve topoğrafik desenle çakışan desenli mikro alan yapısı oluşturacaklarını bulmuşlardır. PGNP’lerin bu seçici ayrımı, ultra ince çukur bölgelerinde sınırlandırıldığında aşılanmış zincir konformasyonunun değişimi ile ilişkili entropik ceza ile uyarılır.
İlk defa nanoparçacıkların istenen mekânsal düzenlenmesi, kimyasal etkileşimler yerine, topoğrafik desenle uyarılmış entropik sınırlandırma etkisi ile sağlanır. SCPINS, farklı parçacık bileşimleri ve desen geometrileri ile çalışabilir ve aynı zamanda çok bileşenli parçacık sistemlerine genişletilebilir. Sonuç olarak, nanoelektronikler ve plazmonikler gibi nanomateryal tabanlı teknolojilerde potansiyel uygulamalar bulunmaktadır.
Karim, “Süreç oldukça verimli çünkü kalan matris filmde israf olmaksızın bütün nanoparçacıkları – %100’ü desenli nanoparçacıkları desen üzerine birleştirebiliyor” diye açıklıyor. “Kalan matris pahalı nanoparçacıkları kaybetmeden durulanabilir.”
Kaynak: materialstoday.com
