Розробка основ формування функціональних наноматеріалів із застосуванням темплатів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorБарабаш, Максим Юрійович
dc.date.accessioned2020-12-30T10:20:14Z
dc.date.available2020-12-30T10:20:14Z
dc.date.issued2020
dc.descriptionРоботу виконано у відділі фізики наноструктурних матеріалів Технічного центру Національної академії наук України.uk
dc.description.abstractenThis dissertation is devoted to the study of such a problem of materials science as the formation and physical properties of spatially periodic structures (>10 nm) in thin films of amorphous carbon and copper on a dielectric substrate, as well as to the study of surface plasmon effects using the methods of thermally stimulated depolarization, scanning tunneling microscopy, absorption spectroscopy, and Raman spectroscopy. A new approach to the formation of electret templates upon the electrophotographic process is proposed, and an electret template with an area of ~1 cm2 and a period of ~2 μm was formed. A method and a technology for manufacturing two-dimensional periodic metal-dielectric structures by the template method using a light field with a period of 0.8-6 μm and a relief height of 3.5-650 nm were developed. It allows to obtain a significant increase in signal in the studies of analytes using absorption and Raman spectra. This is considered as one of the most promising areas of application of the template technology. It is shown that the optical resonances of thin copper films can be identified by radiation from glass substrates. The resonances of the films were identified by comparing the absorption and Raman spectra at different wavelengths of the exciting light. Among the samples with close absorption levels, the sample with the largest amplitude of the Raman signals had the maximum value of optical resonances. The possibility of controlling the Raman spectrum of the films using light was shown. A technology for the production of nanomaterials with a photo-induced structure based on thin films of amorphous carbon with a copper sublayer on a glass substrate was developed. The composition, structure, and morphology of a-C thin films on a glass substrate and on a copper sublayer were studied using Raman spectroscopy and absorption spectroscopy. Basing on the analysis of the obtained spectra for the composite (a-C:Cu), it was found that this film had an amorphous-like matrix, the structure of which was determined by a thin layer of copper. Non-thermal changes in the color, size, and shape of the exposure spot in the (a-C:Cu) composite under impact of light were detected. This effect can be explained by the electron-phonon interactions in the films of the (a-C:Cu) composite. It is shown that the adatoms of gold nuclei make up a significant fraction of the total number of atoms. It is determined that after the condensation from the vapor the gold nanoclusters are in liquid state, and their movement along the AMS surface and the formation of aggregates of nanoclusters (aggregation) occur. This process occurs under the action of the electrostatic field of ions localized in the dielectric polymer matrix. The influence of the electric field on the nucleation during deposition of gold on AMS is shown. This occurs both at the stage of growth of nuclei due to the transfer of atoms on the surface and in the solid phase of AMS, and as a result of the transport of components in the gas phase in the electric field of the template. As a result, there is a selective nucleation and growth of gold nanoparticles on the AMS surface with a size exceeding 10 nm. A platform for sensorics based on thin layers of amorphous carbon on copper is developed with the implementation of double amplification as a result of the effect of charge transfer and the local field increase. Thin films of amorphous carbon with copper sublayer on a glass substrate, which have plasmon-resonant effects, are fabricated. The composition, structure and morphology of these films are studied using the methods of Raman and adsorption spectroscopy in the visible range. It is found out that the obtained spectra characterize the structure of the film as amorphous one. The developed adaptive software-hardware complex based on the amorphous molecular semiconductors also allows real-time recording of optical holograms. Computer methods for processing digital speckle interferometry and holographic interferometry data with the construction of phase portraits of products were developed. Investigations of the samples with heat-resistant coatings were carried out. This allowed to develop a method of non-destructive quality control of coatings using the dispersion of phase portrait.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена проблеме физического материаловедения по формированию пространственно-периодических структур (>10нм), исследованию физических свойств тонких пленок аморфного углерода, меди на диэлектрической подложке и изучения поверхностных плазмонных эффектов с помощью методов термостимулированной деполяризации, сканирующей тунельной микроскопии, спектроскопии поглощения и комбинационного рассеяния. В работе предложен новый подход к формированию электретных темплатов в электрофотографическом процессе и сформирован такой темплат площадью ~1 см2 с периодом ~2 мкм. Разработана методика и технология изготовления двумерных периодических металл-диэлектрических структур темплатным методом с помощью светового поля с периодом 0,8-6 мкм и высотой рельефа 3,5-650 нм. Она позволяет получить существенное увеличение сигнала в исследованиях аналитов с помощью спектров поглощения и комбинационного рассеяния. Это рассматривается как один из наиболее перспективных направлений применения технологии темплатов. Показано, что можно идентифицировать оптические резонансы тонких медных пленок, используя излучение стеклянных подложек. Резонансы пленок идентифицируются путем сопоставления спектров поглощения и КР при различных длинах волн возбуждающего света. Среди образцов с близким уровнем поглощения, образец с наибольшей амплитудой сигнала КР характеризуется максимальным значением оптических резонансов. Показана возможность управления спектром КР пленок с помощью света. Создана технология получения наноматериалов с фотоиндуцированной структурой на основе тонких пленок аморфного углерода с медным подслоем на стеклянной подложке. Исследованы состав, структура и морфология тонких пленок (а-С) на стеклянной подложке и на медном подслое с использованием методов комбинационной и абсорбционной спектроскопии. На основе анализа полученных спектров для композита (a-C:Cu) установлено, что данная пленка характеризуется аморфноподобной матрицей, структура которой определяется тонким слоем меди. Показано нетепловое изменение цвета, размера и формы экспозиционного пятна в (a-C:Cu) в результате действия света. Указанный эффект можно объяснить проявлением в пленках композита (a-C:Cu) электронно-фононных взаимодействий. Созданный адаптивный программно-апаратный комплекс на основе аморфных молекулярных полупроводников также позволяет регистрировать оптические голограммы в реальном времени. Разработаны компьютерные методы обработки цифровой спекл-интерферометрии, голографической интерферометрии с построением фазового портрета изделий. Выполнены исследования образцов с теплозащитным покрытием. Это позволило разработать метод неразрушающего контроля качества покрытий с использованием дисперсии фазового портрета.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена проблемі фізичного матеріалознавства по формуванню просторово періодичних структур (>10 нм), дослідженню фізичних властивостей тонких плівок аморфного вуглецю, міді на діелектричній підкладці та вивченню поверхневих плазмонних ефектів за допомогою методів термостимульованої деполяризації, скануючої тунельної мікроскопії, спектроскопії поглинання, комбінаційного розсіювання, поляризаційної-модуляційної спектроскопії, мікроскопії на просвіт ПЕМ та оптичної мікроскопії. У роботі запропоновано новий підхід до формування електретних темплатів в електрофотографічному процесі та сформований такий темплат площею ~1 см2 з періодом ~2 мкм. Розроблено методику та технологію виготовлення двовимірних періодичних метал-діелектричних структур темплатним методом за допомогою світлового поля з періодом 0,8÷6 мкм і висотою рельєфу 3,5÷650 нм. Вона дозволяє отримати істотне збільшення сигналу в дослідженнях аналітів за допомогою спектрів поглинання і комбінаційного розсіювання. Це розглядається як один з найбільш перспективних напрямків застосування технології темплатів. Показано, що можна ідентифікувати оптичні резонанси тонких мідних плівок, використовуючи випромінювання скляних підкладок. Резонанси плівок ідентифікуються шляхом зіставлення спектрів поглинання і КР при різних довжинах хвиль збуджуючого світла. Серед зразків з близьким рівнем поглинання, зразок з максимальною амплітудою сигналу КР характеризується максимальним значенням оптичних резонансів. Показана можливість керування спектром КР плівок за допомогою світла. Створена технологія отримання наноматеріалів з фотоіндукованої структурою на основі тонких плівок аморфного вуглецю з мідним подшаром на скляній підкладці. Досліджені склад, структура та морфологія тонких плівок (а-С) на скляній підкладці і на мідному подшарі з використанням методів комбінаційної й абсорбційної спектроскопії. На основі аналізу отриманих спектрів для композиту (a-C:Cu) встановлено, що дана плівка характеризується аморфноподібною матрицею, структура якої визначається тонким шаром міді. Показана теплова зміна кольору, розміру і форми експозиційної плями в (a-C:Cu) у результаті дії світла. Зазначений ефект можна пояснити проявом у плівках композиту (a-C:Cu) електронно-фононних взаємодій.uk
dc.format.page43 с.uk
dc.identifier.citationБарабаш, М. Ю. Розробка основ формування функціональних наноматеріалів із застосуванням темплатів : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.16.01 - металознавство та термічна обробка металів / Барабаш Максим Юрійович. – Київ, 2020. – 43 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/38386
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectзародкоутворенняuk
dc.subjectфазоутворенняuk
dc.subjectтермічне напиленняuk
dc.subjectнанокомпозитuk
dc.subjectнанокластериuk
dc.subjectелектретний темплатuk
dc.subjectтонка плівкаuk
dc.subjectаморфний вуглецьuk
dc.subjectелектрофотографічний методuk
dc.subjectкомбінаційне розсіюванняuk
dc.subjectплазмонний резонансuk
dc.subjectnucleationuk
dc.subjectphase formationuk
dc.subjectthermal sputteringuk
dc.subjectnanocompositeuk
dc.subjectnanoclustersuk
dc.subjectelectret templatesuk
dc.subjectamorphous carbonuk
dc.subjectthin filmuk
dc.subjectelectrophotographic methoduk
dc.subjectRaman scatteringuk
dc.subjectplasmon resonanceuk
dc.subjectзародышеобразованиеuk
dc.subjectфазообразованиеuk
dc.subjectтермическое напылениеuk
dc.subjectнанокомпозитuk
dc.subjectнанокластерыuk
dc.subjectэлектретный темплатuk
dc.subjectтонкие пленкиuk
dc.subjectаморфный углеродuk
dc.subjectэлектрофотографический методuk
dc.subjectкомбинационное рассеиваниеuk
dc.subjectплазмонный резонансuk
dc.subject.udc669.017;620.3;621.793;539.23uk
dc.titleРозробка основ формування функціональних наноматеріалів із застосуванням темплатівuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Barabash_aref.pdf
Розмір:
3.06 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.16 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (вільний доступ)