Charakterystyka micelarnych cienkich warstw polimerowych otrzymanych metodą warstwa po warstwie :: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk

Charakterystyka micelarnych cienkich warstw polimerowych otrzymanych metodą warstwa po warstwie

Uwaga, otwiera nowe okno. PDFDrukuj

Maciej Kopeć

Streszczenie

Celem pracy było wykorzystanie nowych materiałów polimerowych do konstrukcji fotoaktywnych filmów techniką elektrostatycznej samoorganizacji warstwa po warstwie (layer-by-layer, LbL) oraz zbadanie zachodzących w nich procesów fotochemicznych i fotofizycznych, takich jak fotoindukowane przekazanie energii (Forster Resonance Energy Transfer, FRET) i przeniesienie elektronu (Photoinduced Electron Transfer, PET). Procesy te leżą u fizycznych podstaw zarówno naturalnej fotosyntezy jak i sztucznych układów do konwersji energii, np. ogniw fotowoltaicznych. 

W pracy opisano otrzymywanie techniką LbL cienkich filmów z polielektroliów amfifilowych (pochodnych polistyrenu, Ak-St-H i Ak-St-F) Polimery te przyjmują w roztworach wodnych konformację micelarną tworząc hydrofobowe (węglowodorowe lub fluorowane) nanodomeny, co umożliwia solubilizację w ich wnętrzu hydrofobowych związków małocząsteczkowych. Do wnętrza miceli zostały wprowadzone cząsteczki fotoaktywne (naftalen, perylen, wiologen, ftalocyjanina), a następnie układy te posłużyły do konstrukcji cienkich warstw polimerowych. Kinetyka wzrostu filmów, ich morfologia oraz konformacja polimerów po adsorpcji na powierzchni zostały zmierzone za pomocą spektroskopii UV/Vis, elipsometrii spektralnej oraz mikroskopii sił atomowych (AFM). Pokazano, że polimery Ak-St-H i Ak-St-F zachowują konformację micelarną w cienkich filmach, tworząc, odpowiednio, micele węglowodorowe i fluorowane. Badania procesów fotofizycznych filmów polimerowych wykonano za pomocą stacjonarnej i czasowo-rozdzielczej spektroskopii fluorescencyjnej. Przeprowadzono proces FRET między cząsteczkami naftalenu i perylenu zamkniętymi wewnątrz micel polimeru Ak-St-H w wielowarstwowym filmie, wskazując, że jego wydajność zależy od odległości pomiędzy micelami zawierającymi odpowiednie chromofory. Proces PET został zaobserwowany między micelami zawierającymi cząsteczki perylenu (donor) a wiologenu (akceptor) oraz między zamkniętym w miceli wiologenem a polimerem przewodzącym (sulfonowany politiofen). Zaprezentowano również możliwość selektywnej lokalizacji cząsteczek fluorowanej ftalocyjaniny magnezowej wewnątrz fluorowanych micel polimeru Ak-St-F, a następnie tworzenia z tego typu układów host-guest nanostrukturalnych filmów techniką LbL. Otrzymane filmy wielowarstwowe mogą w przyszłości zostaną wykorzystane do konstrukcji supramolekularnych układów do konwersji energii słonecznej.

Download