Получение периодических структур с варьируемой плотностью упаковки в процессе управляемой самоорганизации

Ключевые слова: ФОТОННЫЕ КРИСТАЛЛЫ, КОЛЛОИДНАЯ ПЛЕНКА, ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ, ФОТОННАЯ ЗАПРЕЩЕННАЯ ЗОНА

Аннотация

Современное состояние исследований в области нано- и микроструктур характеризуется возросшим интересом к вопросу плотности упаковки сферических частиц размером от сотен нанометров при получении фотонно-кристаллических структур до десятков микрон при заполнении капилляров в колоночной хроматографии. Этот параметр определяет отклик структуры при ее функционировании: например, положение фотонной запрещенной зоны, чувствительность сенсора, скорость разделения аналита и т.п.
В представляемом исследовании анализируется влияние параметров процесса формирования упорядоченных матриц из сферических частиц полистирола и диоксида кремния на плотность их упаковки. Частицы самоорганизуются в упорядоченные структуры в результате явления самоорганизации в процессе центрифугирования коллоидного раствора. Данный процесс реализуется в пробирках с использованием специальных адаптеров-подложкодержателей. Выявлено, что варьирование частотой вращения от 1000 до 3000 об/мин и его продолжительностью от 5 до 30 минут позволяет получать структуры с контролируемой плотностью упаковки, где поправочный коэффициент из закона Брэггов-Вульфа находится в диапазоне 0.68-0.87, с воспроизводимостью около 99%, и заданной толщиной слоя, рассчитываемой теоретическим путем.
Результаты работы могут быть использованы в производстве оптических и сенсорных устройств для легкореализуемого варьирования морфологией и параметрами функциональных наноструктур.

Keywords: PHOTONIC CRYSTALS, COLLOIDAL FILM, CENTRIFUGATION, PHOTONIC BAND GAP

Abstract