Speciális tulajdonságokkal rendelkező nanostrukturált vékonyrétegek előállítása nedves kolloidkémiai eljárásokkal. = Preparation of functionalized nanostructured thin layers by wet colloid chemical methods

摘要

Eljárásokat fejlesztettünk ki nanostrukturált, anorganikus (SiO2, ZnO, TiO2) vékonyrétegek különböző anyagú (fém, szilícium, üveg, kvarc) hordozók felületén történő előállítására. Tanulmányoztuk ezeknek a bevonatoknak optikai, fotokatalitikus, valamint nedvesedési tulajdonságait. Igazoltuk, hogy a vékonyrétegek multifunkcionalitása a szerkezet és összetétel megfelelő tervezésével kialakítható. Pásztázó szögű reflektometriai, valamint UV-Vis spektroszkópiai módszereken alapuló optikai modelleket fejlesztettünk ki a Langmuir-Blodgett-technikával előállított filmek törésmutatójának, törésmutató gradiensének és vastagságának meghatározására, amelyek közvetett információt adtak a filmek szerkezetéről. Reflektometriai, valamint termodinamikai eljárások felhasználásával új módszereket dolgoztunk ki nanoméretű szilárd részecskék nedvesedésének (gömb-ekvivalens peremszögének) meghatározására víz-levegő határfelületen. Számítógépes szimulációt alkalmazva elemeztük a részecskék polidiszperzitásának Langmuir-filmjeik szerkezetére gyakorolt hatását, ami új ismeretekkel szolgált a határrétegbeli filmek tömörödésének mechanizmusáról. Fontos eredményeket nyertünk továbbá a szol-gél-technikával kialakított ón-dioxid filmek vastagságát és morfológiáját meghatározó paraméterekeről. | New methods were developed for fabrication of thin coatings of inorganic (SiO2, ZnO, TiO2) nanoparticles on different (metal, silicon, glass, quartz) substrates. We studied optical, photocatalytical and wetting behaviours of the solid supported films that revealed multifunctional properties, which could be controlled by the composition and the structure of the films. Novel optical models were developed for the characterization of nanoparticulate Langmuir-Blodgett films by scanning angle reflectometry and UV-Vis spectroscopy methods. Refractive index, refractive index gradient and thickness of those transparent coatings were calculated which provided information about the film structure. Novel optical and thermodynamic approaches to the determination of sphere-equivalent contact angles of nanoparticles at water-air interface were suggested. Applying computer simulations we analyzed the effect of particle polydispersity on the structure formation of their Langmuir films that provided new findings about the mechanism of two-dimensional ordering of particles. Additionally, novel information was obtained about the experimental parameters which control the morphology and thickness of tin-dioxide sol-gel coatings.