Synthesis of photostructurable hybrid materials for the fabrication of 3D nanostructures with nonlinear lithography
Σύνθεση φωτοδομούμενων υβριδικών υλικών για την κατασκευή τρισδιάστατων νανοδομών με μη-γραμμική λιθογραφία
Γιακουμάκη, Αργυρή Ν.
Άγγλος, Δημήτριος
Βαμβακάκη, Μαρία
Αναστασιάδης, Σπύρος
Μία νανοδομημένη επιφάνεια υπερτερεί σε ενεργό επιφάνεια συγκριτικά με μία αντίστοιχη επίπεδη. Διεργασίες όπως η κατάλυση και η ανίχνευση εξαρτώνται άμεσα από την ενεργό επιφάνεια του καταλύτη και του αισθητήρα αντίστοιχα.
Κίνητρο για την παρούσα εργασία υπήρξε η ανάγκη για δημιουργία τρισδιάστατων νανοδομών αποτελούμενων από Οξείδιο του Ψευδαργύρου (ZnO) με σκοπό την βελτίωση της αποδοτικότητας των δομών αυτών σε διεργασίες ετερογενούς φωτοκατάλυσης.
Για την επίτευξη του στόχου αυτού, δύο ήδη γνωστές και καλά μελετημένες μέθοδοι συνδυάστηκαν. Η πρώτη είναι η μη γραμμική λιθογραφία (NLL) και είναι ικανή να κατασκευάσει τρισδιάστατες δομές με μεγάλη ακρίβεια σε κλίμακα μικρομέτρων. Η δεύτερη είναι η υδατική χημική ανάπτυξη η οποία επιτρέπει την ανάπτυξη κρυστάλλων ZnO σε διάφορες μορφολογίες και διαστάσεις ανάλογα τις πειραματικές συνθήκες. Να αναφερθεί ότι οι τρισδιάστατες μικροδομές επικαλύφθηκαν με ένα στρώμα Ψευδαργύρου πριν την ανάπτυξη νανοράβδων σε αυτές. Η ύπαρξη του στρώματος Ψευδαργύρου λειτούργησε καταλυτικά στην ελεγχόμενη ανάπτυξη των νανοράβδων ZnO με ομοιόμορφο τρόπο ακολουθώντας την τρισδιάστατη μορφολογία των δομών. Αν και έχει ήδη μελετηθεί ήδη η ελεγχόμενη ανάπτυξη νανοράβδων ZnO σε επίπεδες επιφάνειες, κάτι τέτοιο δεν έχει αναφερθεί προηγουμένως για τρισδιάστατες δομές.
Για τον έλεγχο του τρόπου με τον οποίο η αυξημένη ενεργός επιφάνεια των τρισδιάστατων δομών ZnO επηρεάζει τη φωτοκαταλυτική δραστικότητα, μελετήθηκε η αποδόμηση της χρωστικής κυανού του μεθυλενίου (ΜΒ) με καταλύτη τις τρισδιάστατες δομές ZnO συγκριτικά με μία επίπεδη επιφάνεια ZnO ίδιων διαστάσεων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι όντως οι τρισδιάστατες δομές ZnO κατέχουν μακράν καλύτερη αποδοτικότητα, αποδομώντας το 95% της χρωστικής, σε σχέση με το επίπεδο στρώμα νανοράβδων ZnO από το οποίο αποδομήθηκε μόλις το 40% της χρωστικής στο ίδιο χρονικό διάστημα.
Γνωρίζοντας πλέον την μέθοδο ανάπτυξης τρισδιάστατων νανοράβδων ZnO, επιχειρήσαμε τον εμπλουτισμός τους με Αργίλιο με απώτερο σκοπό την βελτίωση των ιδιοτήτων αγωγιμότητας. Από την προκαταρκτική μελέτη έχουν καθοριστεί οι κατάλληλες συνθήκες ανάπτυξης και έχει πιστοποιηθεί η ύπαρξη του Αργιλίου στο κρυσταλλικό πλέγμα.
(EL)
