Morfologie polymerních ostrůvků deponovaných z plynné fáze na substráty z plazmových polymerů

• Thesis title in Czech: Morfologie polymerních ostrůvků deponovaných z plynné fáze na substráty z plazmových polymerů
• Thesis title in English: Morphology of polymeric islands deposited on thin plasma polymer films
• Academic year of topic announcement: 2017/2018
• Thesis type: project
• Department: Department of Macromolecular Physics (32-KMF)
• Supervisor: RNDr. Artem Ryabov, Ph.D.
• Author: Mgr. Juraj Májek - assigned by the advisor
• Date of registration: 14.11.2017
• Date of assignment: 14.11.2017
• Advisors: prof. Ing. Andrey Shukurov, Ph.D.

Guidelines

Růst deponovaných tenkých vrstev je silně nerovnovážný proces, na jehož počátku mohou vznikat komplexní struktury (ostrůvky), jejichž vlastnosti dále určuji vlastnosti celé vrstvy. Morfologie takových ostrůvků je určena kinetickými faktory jako rychlost depozice, rychlost difúze, ale také symetrii deponovaných molekul a substrátu, sílami vzájemných interakci a dalšími detaily experimentu. Zatímco studium depozice anorganických látek (typicky jednotlivých atomů) probíhá již řadu let [1,2], vznik komplexních organických struktur tvořených depozici flexibilních polymerních řetězců [např. (CH2)100] je nová málo probádaná oblast současného výzkumu [3].

Navrhovaný projekt má teoretický charakter a bude mít za cíl vytvořit model růstu ostrůvků vznikajících depozici z plynné fáze polymerních řetězců (CH2)100 na různé druhy povrchů. Z předběžných experimentálních výsledků získaných v oddělení fyziky vrstev a povrchů KMF MFF UK [4] vyplývá, že morfologie takových ostrůvků je mnohem komplexnější než v případě depozice anorganických látek. Např. v závislosti na použitém substrátu (polymery s různým stupněm síťovaní) mohou mít ostrůvky tvar náhodných fraktálů nebo dendritů. Přechod mezi fraktálním a dendritickým růstem v nízkomolekulárních anorganických látkách je připisován změně rychlosti depozice nebo specifické symetrii deponovaných molekul [2,5-7]. Žádný z těchto mechanismu se však nezdá být relevantní pro flexibilní řetězce (CH2)100 na polymerních površích. Odhalení správného fyzikálního mechanismu bude náplní tohoto projektu.

References

[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).
Grier D. et al, Morphology and microstructure in electrochemical deposition of zinc. Phys. Rev. Lett. 56, 1264 (1986).
[6] Brune, H. et al, Mechanism of the transition from fractal to dendritic growth of surface aggregates, Nature 369, 469-471 (1994).
[7] Nittmann, J., and Stanley, H.E., Tip splitting without interfacial tension and dendritic growth patterns arising from molecular anisotropy. Nature 321, 663 (1986).
[8] Witten, T.A., and Sander, L.M., Diffusion-limited aggregation, a kinetic critical phenomenon. Phys. Rev. Lett. 47, 1400-1403 (1981).