Η παρούσα εργασία μελετά πειραματικά και υπολογιστικά πέντε χρωστικές οι οποίες εκτίθενται σε ακτινοβολία. Συγκεκριμένα, μελετώνται οι χρωστικές ουσίες: περυλένιο, ανθρακένιο, αμινοανθρακένιο, 1,6-διφαίνυλο-εξατριένιο και 7-διαιθυλάμινο-4-μεθυλοκου-μαρίνη μέσα σε διάλυμα και προσροφημένες στο πολυμερές πολυμεθακρυλικό μεθύλιο (poly (methyl methacrylate, PMMA). Πειραματικά, μέσω άμεσης έκθεσης των υλικών σε ακτινοβολία διοδικού laser αναπτύχθηκαν μίκρο και νάνο δομές εξαιτίας της επιφανειακής εκτομής του υλικού (ablation). Ο σκοπός της εργασίας αυτής είναι να διερευνηθεί ο μηχανισμός τροποποίησης και εκτομής του υλικού καθώς και να αποσαφηνιστεί εάν πρόκειται για φωτοχημικό ή φωτοθερμικό φαινόμενο. Η δυνατότητα δημιουργίας νάνο δομών με επαναλήψιμα χαρακτηριστικά, αποτελεί σημαντικό βήμα για την ανάπτυξη διαφόρων οπτικών διατάξεων με διάφορες εφαρμογές, όπως εφαρμογές συστημάτων αποθήκευσης πληροφορίας.
Υπολογιστικά, εφαρμόστηκε η θεωρία συναρτησιοειδούς της πυκνότητος (Density Functional Theory, DFT) και η χρονοεξαρτώμενη θεωρία συναρτησιοειδούς της πυκνότητας (Time Dependent DFT, TD-DFT). Μελετήθηκαν οι δομές των χρωστικών, οι θεμελιώδεις και οι διεγερμένες καταστάσεις τους, τα φάσματα απορρόφησης και φθορισμού τους τόσο μέσα σε διάλυμα και όσο πάνω στο πολυμερές. Τα αποτελέσματα της θεωρητικής μελέτης υποστήριξαν επαρκώς τις περιπτώσεις όπου είναι δυνατόν να πραγματοποιηθεί εκτομή σε υλικά καθώς και τη περίπτωση του 1,6-διφαίνυλο-εξατριένιο όπου δεν εμφανίστηκε καμία φωτοχημική απόκριση. Οπότε για την χρωστική αυτή, η δημιουργία δομών οφείλεται σε φωτοθερμικό φαινόμενο.
Ως μελλοντική μελέτη, θα υπολογισθεί η πιθανότητα πραγματοποίησης εκτομής κατά την έκθεση των υλικών σε συγκεκριμένου μήκους κύματος ακτινοβολία και πειραματικά θα εξεταστεί η ανάπτυξη ολοένα και μικρότερης τάξης μεγέθους δομών.
(EL)
The present research study is a combined experimental and computational study of dyes and dyes attached at PMMA. Specifically, the systems under investigation are systems of pigments including perylene, anthracene, aminoanthracene, 1,6-diphenyl-hexatriene and 7-diethylamino-4-methylcoumarin with the polymer (polymethyl methacrylate, PMMA). Experimentally, micro and nano structures were developed through direct exposure of the materials to a diode laser system. Ablation is a photochemical procedure for recording structures. The developing structures have specific features and geometry so as the materials to be suitable for information-storage applications systems.
Computationally, the density functional theory DFT and time dependent DFT (TD-DFT) was applied. The structures of pigments, their absorption and fluorescence spectra in a solution and attached on a polymer were studied. The results of the theoretical study support the cases where ablation can occur to materials as well as the case of 1,6-diphenyl-hexatriene where no photochemical response was observed. In the last case, it is concluded that the development of structures can be attributed to a photo thermal phenomenon.
In future, the possibility of ablation during the exposure of the materials to a specific wavelength will be calculated. Experimentally, the development of even lower class of structure-size will be examined.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
