Химики научили ЖК-полимер создавать разные рельефы
77 город Москва
- 1201 просмотр
Химики МГУ совместно с российскими и чешскими коллегами впервые синтезировали жидкокристаллические полимеры, в плёнках каждого из которых бесконтактно, под действием зелёного и красного лазеров, создаются разные рельефные структуры. Такие материалы перспективны в качестве бесконтактных модификаторов поверхности. Результаты работы опубликованы в журнале Soft Matter.
Жидкие кристаллы (ЖК) сочетают свойства текучей фазы и твёрдых кристаллических тел: они могут принимать форму сосуда, но в то же время обладают анизотропными свойствами (физические свойства внутри структуры меняются по-разному в зависимости от направления в кристалле). Воздействие небольшого теплового, механического, магнитного или электрического поля позволяет управлять ориентацией молекул жидких кристаллов и, как следствие, их оптическими свойствами. Благодаря этой особенности жидкие кристаллы нашли широкое применение в дисплеях и экранах современных устройств.
В 1970-е параллельно и независимо в СССР и ФРГ были впервые синтезированы ЖК-полимеры гребнеобразного строения. Структура таких ЖК-полимеров образована несколькими молекулярными фрагментами. Жёсткие мезогенные (т.е. ответственные за образование ЖК-фаз) группы соединены с полимерной цепью гибкими алкильными цепочками. В качестве мезогенов химики часто используют фотохромные группы – они реагируют на световое излучение. Синтезируют такие полимеры «снизу вверх», подобно тому как в живых системах из аминокислот собираются макромолекулы аминокислот.
«Сейчас создание различных топографий поверхностей, их дальнейшую реконфигурацию и настройку относят к одному из самых перспективных направлений „интеллектуального“ материаловедения», – рассказал декан химического факультета МГУ член-корреспондент РАН Степан Николаевич Калмыков. – Плёнки и покрытия, способные менять рельеф поверхности, модифицируют адгезию, смачиваемость и другие поверхностные свойства материала. Фотохромные ЖК-полимеры сочетают в себе молекулярную самоорганизацию с возможностью управления ею под действием света, что делает их особенно интересными для таких исследований и дальнейшего применения».
Сотрудники кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ совместно с ИБХ РАН и Институтом физики (Чехия) создали материалы, которые перспективны в качестве бесконтактных модификаторов поверхности. «Цель данной работы – изучение формирования поверхностного рельефа в образцах двух фоточувствительных ЖК-полимеров при облучении сфокусированным лазерным пучком разной длины волны, – рассказывает один из авторов исследования, профессор РАН, главный научный сотрудник кафедры высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ Алексей Бобровский. – Синтез фотохромных мономеров осуществили наши чешские коллеги. Мы синтезировали полимеры на их основе и исследовали фазовое поведение и фотооптические свойства, сконцентрировавшись на изучении фотомодификации поверхности. Эти эксперименты были проведены на уникальной экспериментальной установке, которая находится в Институте биоорганической химии и объединяет методы атомно-силовой и поляризационно-оптической микроскопии с возможностью облучения пучком лазера диаметром около 30 мкм».
Сотрудники химического факультета МГУ синтезировали ЖК-полимеры на основе полиметакрилата. В качестве мезогенных групп исследователи выбрали азобензольные молекулы с разными заместителями в бензольном кольце. Исследователи обнаружили, что плёнки этих полимеров под сфокусированным поляризованным светом зёленого и красного лазеров деформируются по-разному. В случае зелёного света на поверхности образуются «кратеры», тогда как для красного света учёные наблюдали асимметричные «холмы». Параметры рельефных элементов не превышают нескольких десятков нанометров.
«С момента появления первых работ о гребнеобразных ЖК-полимерах были синтезированы и исследованы тысячи подобных ЖК-систем, – рассказывает профессор Бобровский. – Но впервые обнаружено формирование двух непохожих рельефов на поверхности одного полимера в зависимости от длины волны падающего излучения». Изученные в работе системы уникальны тем, что рельеф поверхности создаётся бесконтактным образом – монохроматическим излучением лазера, а тип поверхностного рельефа определяется длиной волны света. Именно это и делает их перспективными в практическом применении.
Добавьте свой комментарий