Патент на изобретение №2389683
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОПАЛОВЫХ ПЛЕНОК
(57) Реферат:
Изобретение может быть использовано для получения фотонно-кристаллических материалов из наночастиц кремнезема. Из полученной методом гидролиза тетраэтоксисилана спиртовой суспензии монодисперсных сферических частиц кремнезема седиментацией или центрифугированием осаждают монодисперсные сферические частицы кремнезема и затем удаляют спиртовую среду. Осадок монодисперсных сферических частиц кремнезема диспергируют в диметилсульфоксиде в объемном соотношении 1:1. Полученную вторичную суспензию с введенным в нее изопропиловым спиртом в количестве 0,25-0,5 от объема суспензии наносят на поверхность твердой подложки в виде пленки. Изобретение позволяет получать фотонно-кристаллические опаловые пленки высокого качества. 1 з.п. ф-лы.
Область техники Изобретение относится к области получения фотонно-кристаллических материалов, в частности фотонно-кристаллических пленок из наночастиц кремнезема. Уровень техники Известен способ нанокристаллизации монокристаллических опаловых пленок в области подвижного мениска на твердые подложки из лиофобных суспензий монодисперсных сферических частиц кремнезема (МСЧК) в этиловом спирте в присутствии электролита – гидрата аммония (H4
Задачей изобретения является создание нового способа получения монокристаллических ФК опаловых пленок более высокого качества. Раскрытие изобретения Сущность изобретения состоит в том, что в отличие от известного способа получения ФК опаловых пленок, включающего получение лиофобной спиртовой суспензии (МСЧК) методом гидролиза ТЭОС и далее нанокристаллизации ФК пленок из этой суспензии на твердой подложке в области подвижного мениска, предлагается новый способ, включающий осаждение МСЧК в данной спиртовой лиофобной суспензии, которую можно назвать первичной, и затем удаление спиртовой дисперсионной среды, после чего осадок МСЧК вновь диспергируют в диметилсульфоксиде (ДМСО) – (СН3)2SO и получают новую вторичную лиофильную суспензию, которую затем наносят на поверхность твердой подложки в виде жидкой пленки, причем для улучшения смачиваемости и равномерного нанесения на поверхность подложки вторичной суспензии предварительно вводят в нее поверхностно-активное вещество (ПАВ) из класса смачивателей, а именно изопропиловый спирт. Монокристаллическая опаловая пленка без микротрещин и дефектов с толщиной до 5-7 микрон (до 35 слоев МСЧК) образуется путем укладки МСЧК в регулярную структуру под действием гравитационных сил, в процессе испарения ДМСО из жидкой пленки. Осадок сферических частиц кремнезема диспергируют в ДМСО в объемном соотношени 1:1, а в качестве смачивателя используют изопропиловый спирт в количестве 0,25-0,5 от объема суспензии. Замена спиртовой дисперсионной среды в лиофобных суспензиях МСЧК на ДМСО ведет к получению термодинамически устойчивых суспензий, имеющих свойства, характерные для лиофильных коллоидных систем. Пример осуществления способа Методом гидролиза тетраэтоксисилана в этиловом спирте в присутствии электролита – гидрата аммония (NH4OH) – получают лиофобную суспензию МСЧК, из которой путем спонтанной нанокристаллизации с участием седиментации или центрифугированием получают нанокристаллический осадок. Чтобы получить вторичную суспензию, центрифугат удаляют и осадок диспергируют в ДМСО. Для этого к осадку приливают ДМСО в объеме равном объему осадка и осадок механически размешивают в ДМСО. Затем в суспензию вводят смачиватель – изопропиловый спирт в объемном соотношении суспензия – смачиватель в пределах 2:1-4:1. Полученную суспензию используют для получения ФК пленок. Для этого наносят ровный тонкий слой суспензии (толщиной 0,05-0,1 мм) на плоскую поверхность. Формирование ФК опаловой пленки происходит в процессе сушки пленки суспензии в нормальных условиях на воздухе. Время сушки составляет 1- 2 суток в зависимости от толщины первичной пленки суспензии. Опаловая ФК пленка имеет однородную яркую дифракционную окраску и блестящую лаковую поверхность. Коэффициент отражения дифрагированного луча, измеренный на спектрофотометре «Shimadzu – UV2501PC», достигает 96%, что свидетельствует об однородности структуры и высоком оптическом качестве пленке. Электронно-микроскопические исследования на сканирующем микроскопе показывают отсутствие доменов, двойников, сбоев структуры и микротрещин. Описанный новый подход к синтезу ФК-пленок открывает возможность получения более качественных структур первичного монокристаллического ФК материала без микротрещин разрыва. Кроме того, предлагаемый способ получения ФК пленок более прост в осуществлении. Источники информации
3. Colvin V.L., MRS BULLETIN/AUGUST. 2001. P.637-641.
Формула изобретения
1. Способ получения фотонно-кристаллических опаловых пленок, включающий получение спиртовой суспензии монодисперсных сферических частиц кремнезема методом гидролиза тетраэтоксисилана, отличающийся тем, что из полученной спиртовой суспензии седиментацией или центрифугированием осаждают монодисперсные сферические частицы кремнезема и затем удаляют спиртовую среду, после чего осадок монодисперсных сферических частиц кремнезема диспергируют в диметилсульфоксиде (ДМСО) в объемном соотношении 1:1 и получают вторичную суспензию, которую затем наносят на поверхность твердой подложки в виде пленки, причем в нее предварительно вводят поверхностно-активное вещество из класса смачивателей – изопропиловый спирт. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изопропиловый спирт вводят в количестве 0,25-0,5 от объема суспензии.
|
||||||||||||||||||||||||||
3, с.329-331. КАЛИНИН Д.В. и др. Нанокристаллизация монокристаллических пленок опала и спектральная характеристика их фотонных свойств, Доклады Академии наук, 2006, т.411,