Fractal growth of polyethylene nanoislands on polyethylene oxide thin films
| Název práce v češtině: | Fraktální růst polyethylenových ostrůvků na tenkých vrstvách z polyethylenoxidu |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Fractal growth of polyethylene nanoislands on polyethylene oxide thin films |
| Akademický rok vypsání: | 2018/2019 |
| Typ práce: | bakalářská práce |
| Jazyk práce: | angličtina |
| Ústav: | Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF) |
| Vedoucí / školitel: | RNDr. Artem Ryabov, Ph.D. |
| Řešitel: | Mgr. Juraj Májek - zadáno a potvrzeno stud. odd. |
| Datum přihlášení: | 31.10.2018 |
| Datum zadání: | 31.10.2018 |
| Datum potvrzení stud. oddělením: | 11.12.2018 |
| Datum a čas obhajoby: | 25.06.2019 09:00 |
| Datum odevzdání elektronické podoby: | 16.05.2019 |
| Datum odevzdání tištěné podoby: | 16.05.2019 |
| Datum proběhlé obhajoby: | 25.06.2019 |
| Oponenti: | doc. RNDr. Ondřej Kylián, Ph.D. |
| Konzultanti: | prof. Ing. Andrey Shukurov, Ph.D. |
| Zásady pro vypracování |
| Depozice tenkých vrstev je silně nerovnovážný proces, v jehož počátečních stádiích, kdy deponované molekuly ještě netvoří ani jednu souvislou vrstvu, mohou vznikat komplexní fraktální struktury (ostrůvky). Morfologie takových ostrůvků je určena detaily experimentu jako rychlost depozice, rychlost difúze, symetrie deponovaných molekul a anizotropie podložky. Zatímco studium a modelováni depozice anorganických látek (typicky jednotlivých atomů) probíhá již řadu let [1,2], růst organických ostrůvků tvořených z flexibilních polymerních řetězců je nová málo probádaná oblast současného výzkumu [3].
Cílem této teoretické bakalářské práce je kvalitativní vysvětlení vzniku různých morfologií ostrůvků rostoucích při depozici z plynné fáze polyethylenových řetězců na různé druhy podložek. Podložky budou tvořeny tenkými vrstvami polyethylenoxidů nanesenými na křemíkový substrát. Experimentální výsledky získané v oddělení fyziky vrstev a povrchů KMF MFF UK [4] ukazují, že morfologie polyethylenových ostrůvků výrazně závisí na použité podložce. Ostrůvky mohou mít tvar dendritů nebo náhodných fraktálů, jejichž fraktální dimenze se mění s tloušťkou a stupněm sesíťovaní polyethylenoxidu. Teoretická diskuze těchto morfologických transformací bude založena na výsledcích známých ze studia nízkomolekulárních látek (modely „diffusion-limited aggregation“ a „cluster-cluster aggregation“) a podpořena vlastními počítačovými simulacemi. |
| Seznam odborné literatury |
| [1] Barabási, A.-L., Stanley, H.E., Fractal Concepts in Surface Growth (1st ed, Cambridge University Press, 1995).
[2] Brune, H., Microscopic view of epitaxial metal growth: nucleation and aggregation. Surf. Sci. Rep. 31, 121-229 (1998). [3] Choukourov, A. et al, Dynamic scaling and kinetic roughening of poly(etylene) islands grown by vapor phase deposition. Thin Solid Films 565, 249-260 (2014). [4] Choukourov, A., personal communication. [5] Sawada, Y. et al, Dendritic and fractal patterns in electrolytic metal deposits. Phys. Rev. Lett. 56,1260 (1986). [6] Grier D. et al, Morphology and microstructure in electrochemical deposition of zinc. Phys. Rev. Lett. 56, 1264 (1986). [7] Brune, H. et al, Mechanism of the transition from fractal to dendritic growth of surface aggregates, Nature 369, 469-471 (1994). [8] Nittmann, J., and Stanley, H.E., Tip splitting without interfacial tension and dendritic growth patterns arising from molecular anisotropy. Nature 321, 663 (1986). [9] Witten, T.A., and Sander, L.M., Diffusion-limited aggregation, a kinetic critical phenomenon. Phys. Rev. Lett. 47, 1400-1403 (1981). |