Исследование проводящих и полярных пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе многокомпонентных смесей поверхностно-активных веществ
Диссертация
Впервые обнаружен эффект обратимой скелетизации, заключающийся в селективном удалении акцепторного компонента под воздействием растворителя, который растворяет акцептор, но не растворяет донор. Бимолекулярный период структуры ЛБ пленки при этой операции сохраняется с точностью до ангстрема. С другой стороны при воздействии насыщенного раствора акцептора скелетизированный образец и ЛБ пленка… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Литературный обзор
- 1. 1. Мономолекулярные слои поверхностно-активных веществ. Пленки Ленгмюра -Блоджетт (7ГБ)
- 1. 1. 1. Исторический экскурс
- 1. 1. 2. Поверхностно-активные вещества (ПАВ)
- 1. 1. 3. Фазовые состояния мономолекулярных слоев ПАВ на поверхности воды
- 1. 1. 4. Коллапс
- 1. 2. Методы формирования ЛБ пленок
- 1. 2. 1. Метод Ленгмюра-Блоджетт
- 1. 2. 2. Метод Ленгмюра — Шефера
- 1. 2. 3. Метод альтернативных слоев
- 1. 2. 4. Коэффициент переноса
- 1. 2. 5. Некоторые важные экспериментальные детали
- 1. 3. Смешанные монослои
- 1. 4. Проводящие пленки
- 1. 4. 1. Диэлектрические свойства
- 1. 4. 2. Механизмы проводимости
- 1. 4. 3. Планарная проводимость
- 1. 5. Пироэлектрические пленки
- 1. 1. Мономолекулярные слои поверхностно-активных веществ. Пленки Ленгмюра -Блоджетт (7ГБ)
- Глава 2. Методы и объекты исследования, оборудование
- 2. 1. Объекты исследования
- 2. 2. ЛБ ванна
- 2. 3. Формирование монослоя наводной поверхности
- 2. 4. Измерение поверхностного давления
- 2. 5. Измерение скачка электрического потенциала (СЭГГ),
- 2. 1. Электрические измерения
- 2. 8. Измерение пирокоэффициента
- 3. Проводящие ЛБ пленки из двухкомпонентных смесей производной тетратиафульвалена и акцептора электронов из ряда: тетрацианохинодиметан. хлоранил. броманил
- 3. 1. Исследование мо, но молекулярных слоев смесей до норных и акцепторных молекул на водной поверхности
- 3. 2. Коэффициент переноса
- 3. 3. Рентгенографические исследования
- 3. 4. Скелетизация
- 3. 5. Исследования на атомно — силовом микроскопе
- 3. 6. Электрические измерения
- 3. 7. Электрическая модель
- 3. 7. 1. Анализ параметров структуры
- 3. 7. 2. Результаты расчетов
- 3. 8. Выводы
- 4. 1. Исследование мономолекулярных слоев на водной поверхности
- 4. 2. Явление индуцированного коллапса
- 4. 3. Роль свободной энергии поля двойного электрического слоя в процессе индуцированного коллапса
- 4. 4. Температурные исследования электрофизических свойств полярных ЛБ пленок
- 4. 4. Пирокоэффициент
- 4. 8. Выводы
- 5. Основные результаты
- 6. Литература
Список литературы
- Roberts G.G. Langmuir-Blodgett films // Plenum Press, New York, 1990.
- Langmuir I. The constitution and fundamental properties of solid and liquids // J. Amer. Chem. Soc., 1917,39, 1848.
- Blodgett K.B. Films built by depositing successive monomolecular layers on a solid surface //J. Am. Chem. Soc., 1935, 57, 1007.
- Blodgett K.B., Langmuir I. Built-up films of barium stearate and their optical properties // Phys. Rev., 1937, 51, 964.
- Gaines G.L. Insoluble Monolayers at Liquid-Gas Interfaces // Willey Interscience, New York, 1966.
- Мягков И.В. Мономолекулярные слои комплексов с переносом заряда и автокомплексов с алифатическими радикалами И диссертация к. х. н., Москва, 1986.
- Kuhn Н. Physical methods of chemistry // Ed. Weissberger A., Rossiter B.W., N.Y. -Toronto: Willey Intersci, v. l, pt. I, 557.
- Абрамзон A.A. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение // Издательство «Химия», Ленинградское отделение, 1975.
- Адам Н.К. Физика и химия поверхностей //Госгехиздат, 1947.
- Fukuda К., Shiozava Т. Conditions for formatiom and structural characterization of X-type and Y-type multilayers of long-chain esters// Thin Solid Films, 1980, 68, 55.
- Ulman A. An introduction to ultrathin organic films from Langmuir-Blodgett to self-assembly//Academic Press, San Diego, 1991.
- Roberts G.G. II in Insulating Films on Semiconductors, ed. Schulz M., Pensl G. Berlin -Heidelberg New York: Springer Vergal, 1981, p. 56.
- Polymeropoulos E.E., Mobius D., Kuhn H. Photoconduction in monolayer assemblies with functional units of sensitizing and conducting molecular components // J. Chem. Phys., 1978, 68, № 8,3918.
- Jones R., Tredgold R.H., Hodge P. Langmuir-Blodgett films of simple esterified porphyrins //Thin Solid Films, 1983, 99, 25.
- Moser F.H., Thomas A.L. The Phthalocyanines II CRC Press Inc., Boca Raton, 1983, Vol. 1.
- Taylor D.M., Manboubian-Jones M.G.B. Study state conduction in synthetic phospholipid Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1983, 99, 149.
- Новак В.P. Электро-оптические свойства тонкопленочных структур на основе лэнгмюровских пленок//диссертация к. ф.-м. н., Москва, 1986.
- Сривастава В.К. // в книге «Физика тонких пленок», под общ. ред. Дж. Хасса, М. Франкомба, пер. с англ., Издательство «Мир», Москва, 1978, т.8.
- Gabrielli G., Guarini G.G.T., Ferroni Е. On the mechanism of collapse of arachidic acid films at the water/air interface П J. of Coll. and Interf. Sci., 1976, 54, № 3.
- Smith R.D., Berg J.C. The collapse of surfactant monolayers at the air water interface // J. of Coll. and Interf. Sci., 1980, 74, № 1.
- Hatta E., Hosoi H., Akiyama H., Ishii Т., Musaka K. Novel patternformation in the collapse process of floating monolayer at the air-water interface //European Phys. J. B, 1998, 2, 347.
- Hatta E., Suzuki D., Nagao J. Morphology transition and slow dynamics in the collapse of the air-water interface // European Phys. J. B, 1999, 11, 609.
- Мазурина E.A. Изучение процесса коллапса моно молекулярных слоев ПАВ на поверхности воды // дипломная работа, Москва, 1997.
- Gaines G.L., Jr. From monolayer to multilayer: some unanswered questions // Thin Solid Films, 1980, 68, 1.
- Losche M., Helm C., Matters H.D., Mohwald H. Formation of Langmuir-Blodgett films via electrostatic control of the lipid /water interface // Thin Solid Films, 1985, 133, 51.
- Bikerman J.J. On the formation and structure of multilayers // Proc. Roy. Soc., 1939, Ser. A, 170, 130.
- Stephens J.F. Mechanisms of formation of multilayers by the Langmuir-Blodgett technique // J. Colloid Interface Sci., 1972, 38, 557.
- Langmuir I., Schaefer V J. Activities of urease and pepsin monolayers // J. Amer. Chem. Soc., 1938, 60, 1351.
- Kato T. Studies of the fully automatic horizontal lifting deposition of LB films using double gates // Jpn. J. Appl. Phys., 1988, 27, № 2, L1358.
- Smith G.W., Daniel M.F., Barton J.W., Ratcliffe N.M. Pyroelectric activity in non-centrosymmetric Langmuir-Blodgett multilayer films//Thin Solid Films, 1985, 132, 125.
- Daniel M.F., Dolphin J.F., Grant A.J., Kerr K.N.E., Smith G.W. A trough for the fabrication of non-centrosymmetric Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1985, 133, 235.
- Christie P., Jones C.A., Petty M.C., Roberts G.G. Dynamic pyroelectric response of Langmuir-Blodgett film infrared detectors И J. Phys. D: Appl. Phys., 1986, 19, L167.
- Smith G.W., Evans T.J. Langmuir-Blodgett film pyroelectric devices // Thin Solid Films, 1987, 146, 7.
- Jones C.A., Petty M.C., Roberts G.G. Polarization processes in pyroelectric Langmuir-Blodgett films//Thin Solid Films, 1988, 160, 117.
- Davies G.H., Yarwood J., Petty M.C., Jones C. A. Fourier transform IR studies of alternate layer acid-amine Langmuir-Blodgett films with pyroelectric properties // Thin Solid Films, 1988, 159, 461.
- Capan R., Richardson Т., Lacey D. Cd2+ and Mn2+ incorporation in copolysiloxane/ eicosylamine alternate layer LB films: influence on pyroelectric activity // Thin Solid Films, 1998, 327−329, № 1−2, 369.
- Richardson Т., Abd. Majid W.H., Cochrane E.C.A., Holder S., Lacey D. Langmuir-Blodgett films of linear polysiloxanes incorporating aromatic side-chains: structure-property relationships // Thin Solid Films, 1994,242,61.
- Shah D.O. Molecular interactions in mixed monolayers: existance of a 1:2 molecular association between stearic acid and stearyl alcohol in mixed monolayers // J. of Coll. and Interf. Sci., 1970, 32, № 4, 557.
- Ohnuki H., Noda Т., Izumi M., Imakubo Т., Kato R. Observation of metalic conductivity down to 14 К in Langmuir-Blodgett films based on BEDO-TTF and behenic acid // Phys. Rev. B, 1997, 55, R10225.
- Li H., Liu D., Y Zh., Tan G., Yu X. Study on a mixed conducting Langmuir-Blodgett film based on a new asymmetrical tetrathiafulvalene // Thin Solid Films, 1997, 306,100.
- Stroeve P., Srinivasan M.P., Higgins B.G., Kowel S.T. Langmuir-Blodgett multilayers of polymer merocyanine dye mixtures // Thin Solid Films, 1987, 146, 209.
- Shembekar V.R., Dhanabalan A., Talwar S.S., Contractor A.Q. Study of mixed system in monolayers and multilayers transfered by Langmuir-Blodgett technique // Thin Solid Films, 1999, 342, № 1−2, 270.
- Gabrielli G., Maddii A. Mixtures of polymethacrylate and carboxylic acids in monolayers //J. of Coll. and Interf. Sci., 1978, 64, № i, 19.
- Yoshikawa S., Ueno M., Meguro K. Momolayer properties of mixtures of poly (n-butyl methacrylate) and poly (n-lauryl methacrylate), and their corresponding copolymers // Coll. and Polym. Sci., 1978, 256, 422.
- Fukuda K., Kato Т., Machida Sh., Shimizu Y. Binary mixed monolayers of polyvinyl stearate and simple long-chain compounds at the air/water interface // J. of Coll. and Interf. Sci., 1979, 68, № 1, 82.
- Joos P. Phase transitions in monolayers. Effect of a second component on the transition pressures//Bull. Soc. Chim. Beiges, 1970, 79,291.
- Motomura K. Thermodynamics of multicomponent monolayers. I. General formulation // J. of Coll. and Interf. Sci., 1974, 48, № 2, 307.
- Motomura К., SekitaK., MatuuraR. Thermodynamics of multicomponent monolayers. II. Phase transitions in two component monolayers // J. of Coll. and Interf. Sci., 1974, 48, № 2, 319.
- Costin I.S., Barnes G.T. Two-component monolayers. II. Surface pressure area relations for the octadecanol-docosyl sulphate system //J. of Coll. and Interf. Sci., 1975, 51, 106.
- Race H.H., Reynolds S.I. Electrical properties of multimolecular films // J. Am. Chem. Soc., 1939, 61, 1425.
- Peterson I.R. The reproducibly perfect Langmuir-Blodgett film // J. de Chim. Physique, 1988, 85, № 11/12,997.
- Handy R.M., Scala L.C. Electrical and Structural Properties of Langmuir Films // J. Electrochem. Soc., 1966, 113, № 2, 109.
- Mann В., Kuhn H., v. Szentpaly L. Tunneling through fatty acid monolayers and its relevance to photographic sensitization // Chem. Phys. Lett., 1971, 8, № 1, 82.
- Mann В., Kuhn H. Tunneling through fatty acid salt monolayers // J. Appl. Phys., 1971, 42, № 11, 4398.
- R4(359) Careem M.A., Hill R.M. Transport processes in stearic acid layers // Thin Solid Films, 1978, 51, 363.
- Блинов JI.M. Физические свойства и применение лэнгмюровских моно- и мультимолекулярных страктур // Успехи химии, 1983, т. 52, в.8, 1263.
- Vincett P. S., Roberts G.G. Electrical and photoelectrical transport properties of Langmuir-Blodgett films and a discussion of possible device applications // Thin Solid Films, 1980, 68, 135.
- Nathoo M.N., Jonscher A.K. High field ac properties of stearic acid films // J. Phys. C: Solid State Phys., 1971,4, L301.
- Sugi M., Fukui Т., Iizima S. Hopping conduction in Langmuir films // Appl. Phys. Lett., 1975, 27, № 10, 559.
- Sugi M., Nembach К., Mobius D. Photoconduction in Langmuir films with periodically arranged dye-sensitizers // Thin Solid Films, 1975, 27, 205.
- Sugi M., Nembach K., Mobius D., Kuhn H. Quantum mechanical hopping in one-dimensional superstructure // Solid State Commun., 1974, 15, 1867.
- Iizima S., Sugi M. Electrical conduction in mixed Langmuir films // Appl. Phys. Lett., 1976, 28, № 9, 548.
- Vincett P. S., Barlow W.A., Boylet F.T., Finney J.A., Roberts G.G. Preparation of Langmuir-Blodgett «built-up» multilayer films of a lightly substituted model aromatic, anthracene // Thin Solid Films, 1979, 60, 265.
- Roberts G.G., McGinnity T.M. Conduction in lightly substituted anthracene Langmuir films // Thin Solid Films, 1980, 68, 223.
- Baker S., Petty M.C., Roberts G.G., Twigg M.V. The preparation and properties of stable metal-free phtalocyanine Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1983, 99, 53.
- Fujiki M., Tabei H., Imamura S. Direct patterning and electrical properties of phthalocyanines thin films prepared by Langmuir-Blodgett and Spin Cast Technology // Jpn. J. Appl. Phys., 1987, 26, 1224.
- Barraud A., Lesieur P., Ruaudel-Teixier A., VandevyverM. Structure and properties of an N-docosylpyridinium tetracyanoquinodimethane salt in Langmuir-Blodgett multilayers // Thin Solid Films, 1985, 133, 125.
- Ikegami K., Kuroda S-I., Saito M., Saito K., Sugi M., Nakamura Т., Matsumoto M., Kawabata Y. Electron spin resonance study of Langmuir-Blodgett films of N-docosylpyridinium di (tetracyanoquinodimethane)//Thin Solid Films, 1988, 160, 139.
- Wang H.-Sh., Ozaki Y. Preparation and structural characterization of mixed-stack charge-transfer Langmuir-Blodgett films of 2-octadecyl-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane and N, N, N', N'-tetramethylbenzidine // Langmuir, 2000, 16 (17), 7070.
- Kim T.W., Lee H.-S., Byun D.-H., Kang D.-Y. Electrical properties of C22-quinolinium (TCNQ) and polyamic acid alkylamine salts Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1998, 331, № 1−2, 8.
- Izumi M., Ohnuki H., Kato R., Imakubo Т., Nagata M., Noda Т., Kojima K. Recent progress in metallic Langmuir-Blodgett films based on TTF derivatives // Thin Solid Films, 1998, 327−329, № 1−2, 14.
- Mingotaud C., Agricole В., Nozdryn Т., Cousseau J., Gorgues A., Delhaes P. Semifluorinated TTF derivatives in Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1997, 300, 229.
- Matsumoto M., Nakamura Т., Manda E., Kawabata Y., Ikegami K., Kuroda S., Sugi M., Sairo G. Highly conducting Langmuir-Blodgett films of the TMTTF-CnTCNQ system // Thin Solid Films, 1988, 160,61.
- Alekna J.J., Petty M., Petty M.C., Dhindsa A S., Badyal J.P., Bryce M.C. An electrical investigation into multilayer assemblies of charge-transfer meterials // J. Phys. D: Appl. Phys., 1991, 24, 1422.
- Vandevyver M. New trends and prospects in conducting Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1992, 210−211, 240.
- Лайнс M., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы, М.: Мир, 1981, 630.
- Блинов Л.М., Михнев Л. В., Соколова Э. Б., Юдин С. Г. Пироэлектрический эффект в одном и нескольких мономолекулярных слоях // Письма в ЖТФ, 1983, т.9, в.24, 1494.
- Блинов JI.M., Давыдова Н. Н., Лазарев В. Т., Юдин С. Г. Спонтанная поляризация Лэнгмюровских мультимолекулярных пленок // Физика твердого тела, 1982, т.24, № 9, 2686.
- Блинов Л.М., Лазарев В. Т., Юдин С. Г. Эффект Штарка в азосоединениях с длинным углеводородным «хвостом» // Опт. и спектр., 1982, т. 53, вып. 3, 462.
- Юдин С.Г. Полярные ленгмюровские пленки получение и свойства // диссертация д. ф.-м. н., Москва, 1995.
- Christie P., Roberts G.G., Petty М.С. Spontaneous polarization in organic superlattices // Appl. Phys. Lett., 1986, 48, № 16,1101.
- Smith G.W., Ratcliffe N.M., Roser S.J., Daniel M.F. Pyroelectric behaviour of Langmuir-Blodgett films containing polar chromophores // Thin Solid Films, 1987, 151, 9.
- Jones C.A., Petty M.C., Roberts G.G., Davies G.H., Yarwood J., Ratcliffe N.M., Barton J.W. IR studies of pyroelectric Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1987, 155, 187.
- Roberts G.G., Holcroft В., Richardson Т., Colbrook R. Non-linear physical properties of Langmuir-Blodgett films: their possible applications //Journal de chimie physique, 1988, 85, № 11/12, 1094.
- Kawai H. The piezoelectricity of poly (vinylidene fluoride) // Jpn. J. Appl. Phys., 1969, 8, 975.
- Bune A.V., Zhu Ch., Ducharme S., Blinov L.M., Fridkin Y.M., Petukhova N.G., Yudin S.G. Piezoelectric and pyroelectric properties of ferroelectric Langmuir-Blodgett polymer films //J. Appl. Phys., 1999, 85, 7869.
- Newsome R.W., Andrei E.Y. Measurement of the pyroelectric coefficient of poly (vinylidene fluoride) down to 3 К // Phys. Rev. B, 1997, 55, 7264.
- Palto S., Blinov L., Bune A., Dubovik E., Fridkin V., Petukhova N., Verkhovskaya K., Yudin S. Ferroelectric Langmuir-Blodgett Films //Ferroelectrics, 1996, 184, 127.
- Sorokin A., Palto S., Blinov L., Fridkin V., Yudin S. Ultrathin ferroelectric Langmuir-Blodgett films // Mol. Mat., 1996, 6, 61.
- Палто С.П. Эффекты молекулярного поля в пленках Ленгмюра-Блоджетт: оптика и штарк-спектроскопия // диссертация д. ф.-м. н., Москва, 1998.
- Jones С. A. Pyroelectric Langmuir films // dissertation of Ph. D., Darem, 1987.
- Львов Ю.М., Кейджан М. Г., Новак B.P., Мягков И. В., Тетерник Г. А. Структурные переходы в полярных ленгмюровских пленках // Биологические мембраны, 1990, 7, № 11, 1144.
- Novak V.R., Myagkov I.V., Lvov Yu.M., Feigin L. A. Polar multilayer Langmuir-Blodgett films of p-(p-octadecyloxyphenylazo)bensensulfonamide // Thin Solid Films, 1992, 210−211, 631.
- Colbrook R., Richardson Т., Poulter M.W., Roberts G.G., Polywka M.E.C., Davies S.G. Pyroelectric organo-ruthenium Langmuir-Blodgett superlattices II Material Sci. and Engineering, 1990, B7, 189.
- McCartney C.M., Richardson Т., Pavier M.A., Davis F., Stirling C.J.M. The temporal and thermal stability of pyroelectric calix8. arena Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1998, 327−329, № 1−2, 431.
- Oliviere P., Yarwood J., Richardson Т., Davis F. FT-Infrared studied of pyroelectric alternate layer calyx (8)arene Langmuir-Blodgett films // The Ninth Inter. Conf. on Organized Molecular Films, Potsdam, 2000, 2, 201.
- Симон Ж., Андре Ж.-Ж. Молекулярные полупроводники // М.: Мир, 1988.
- Izumi М., Ohnuki Н., Kato R., Noda T., NagataM., Kojima К. Recent progress in metallic Langmuir-Blodgett films based on TTF derivatives // The Eighth Inter. Conf. on Organized Molecular Films, Asilomar, California, USA, 1997,1−0-9.
- Адамсон А. Физическая химия поверхностей // M.: Мир, 1979, 568.
- Davis S.T., Rideal Е.К. Interface phenomena //N.Y.: Academic Press, 1961, 70.
- Киселев В.Ф., Крылов O.B. Адсорбционные процессы на поверхности полупроводников и диэлектриков //М.: Наука, 1978, 255.
- Блинов Л.М., Михнеев Л. В., Юдин С. Г. Исследование молекулярной ориентации в последовательности лэнгмюровских монослоев //Поверхность, 1984, № 10, 45.
- Мягков И.В. Мономолекулярные слои октадецилзамещенных хинона и гидрохинона и их комплексов с переносом заряда // Коллоидный журнал, 1985, 5, 967.
- Gutman F., Lyones L.E. Organic Semiconductors // John Wiley and sons, N. Y.-London-Sydney, 1967.
- Simon J., Andre J.J. Molecular Semiconductors// Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-N.Y.-Tokyo, 1985.
- Bianco В., Bonfiglio A. An electrical model for two-dimensional layers of conductive polymer// Thin Solid Films, 1996, 284−285, 520.
- Outka D.A., Stohr J., Rabe J.P., Swalen J.D. The orientation of Langmuir-Blodgett monolayers using NEXAFS // J.Chem.Phys., 1988, 88, N° 6, 4076.
- Kobayashi K., TakaokaK., Ochiai S. Application of X-ray photoelectron spectroscopy to studies of the composition of Langmuir-Blodgett films // Thin Solid Films, 1988, 159, 267.
- Kimura F., Umemura J., Takenaka T. FTIR-ATR studies on Langmuir-Blodgett films of stearic acid with 1−9 monolayers // Langmuir, 1986, 2, 96.
- Korn G.A., Korn Th.M. Mathematical handbook// Second edition, New York, 1968.
- Safronov V.V., Feigin L.A., Budovskaya L.D., Ivanova V.N. Preparation and X-ray diffraction study of LB films of copolymers based on fluoroalkyl (meth)acrylates // Physica B, 1994, 198, 140.
- Frohlich H. Theory of dielectrics // Oxford, Clarendon Press, 1958.
- Langmuir I. Mechanical properties of monomolecular films // J.Frank.Inst., 1934, 8, 143.
- Мягков И.В. Профиль и скачок электрического потенциала в неионизированных мономолекулярных слоях ПАВ // Коллоидный журнал, 1988, 50, № 5, 901.
- Clint J.H., Walker Т. Interaction Energies between layers of alkyl and partially fluorinated alkyl chains in Langmuir-Blodgett multilayers // J. of Coll. and Interface Sci., 1974, 47, № 1, 172.