Part of my phd presentation
•Als PPT, PDF herunterladen•
0 gefällt mir•688 views
One dimensional semiconductor structures are intriguing materials for both fundamental research and industrial applications. On the other hand the long-range nature of the orientational order of liquid crystals is responsible for many fascinating optical, electromechanical and critical properties of these materials. Hybridization of these two fields may lead to novel materials with unusual optical and physical properties that are of considerable importance for technological applications as well as for basic physics studies on phase transitions and critical phenomena. In this context, complex soft materials were formulated that result from the dispersion of surface functionalized quantum dots in thermotropic chiral LCs. Special attention was paid to the synthesis and properties of the nanocrystals and to the dispersion state, as well as to the thermal and structural study of the composite materials.
Empfohlen
Empfohlen
Weitere ähnliche Inhalte
Empfohlen
Empfohlen (20)
Part of my phd presentation
- 1. ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΟ-ΔΡΑΣΤΙΚΟΠΟΙΗΜΕΝΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΕ ΧΕΙΡΟΜΟΡΦΟ ΥΓΡΟΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΕΥΑ ΚΑΡΑΤΑΪΡΗ Χημικός Πάτρα, 8-6-2012
- 2. ΣΥΝΘΕΤΑ ΝΑΝΟΔΟΜΗΜΕΝΑ ΥΓΡΟΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΓΡΟΙ + ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΙ
- 3. ΣΥΝΘΕΤΑ ΝΑΝΟΔΟΜΗΜΕΝΑ ΥΓΡΟΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΓΡΟΙ + ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΙ διασπορά νανοσωματιδίων (nps) σε υγροκρυσταλλικά υλικά (LC) Αυτοοργάνωση nps στο ανισοτροπικό περιβάλλον του LC Επιπτώσεις της διασποράς στις ιδιότητες του LC και των nps
- 4. ΣΥΝΘΕΤΑ ΝΑΝΟΔΟΜΗΜΕΝΑ ΥΓΡΟΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΓΡΟΙ + ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΙ διασπορά νανοσωματιδίων (nps) σε υγροκρυσταλλικά υλικά (LC) Αυτοοργάνωση nps στο ανισοτροπικό περιβάλλον του LC Επιπτώσεις της διασποράς στις ιδιότητες του LC και των nps ...Δημιουργούνται πολλές νέες δυνατότητες για τεχνολογικές εφαρμογές (κυρίως ηλεκτρο-οπτικές αλλά και μαγνητο-ελαστικές)
- 5. ΣΥΝΘΕΤΑ ΝΑΝΟΔΟΜΗΜΕΝΑ ΥΓΡΟΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΓΡΟΙ + ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΙ Απουσία κρυσταλλικού Μοναδικές ιδιότητες ύλης στη πλέγματος-Ρευστότητα- νανοκλίμακα Κινητικότητα οπτικές, μαγνητικές, ηλεκτρικές, χημικές ή μηχανικές συνθήκες που επιτρέπουν διάχυση & αυτοοργάνωση των nps Τάξη προσανατολισμού- Μοριακή οργάνωση σε μεγάλη κλίμακα μπορούν να καθοδηγήσουν την αυτοοργάνωση των nps σε μικροκλίμακα
- 6. ΣΥΝΘΕΤΑ ΝΑΝΟΔΟΜΗΜΕΝΑ ΥΓΡΟΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΓΡΟΙ + ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΙ Απουσία κρυσταλλικού Μοναδικές ιδιότητες ύλης στη πλέγματος-Ρευστότητα- νανοκλίμακα Κινητικότητα οπτικές, μαγνητικές, ηλεκτρικές, χημικές ή μηχανικές συνθήκες που επιτρέπουν διάχυση & αυτοοργάνωση των nps Τάξη προσανατολισμού- Οι αλληλεπιδρασεις και η σύζευξη των ιδιοτήτων nps-LCs είναι ο Μοριακή οργάνωση σε ρυθμιστής των νέων ιδιοτήτων που μεγάλη κλίμακα προσπαθούμε να πετύχουμε μπορούν να καθοδηγήσουν την αυτοοργάνωση των nps σε μικροκλίμακα
- 7. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS aerosils – Υγροί Κρύσταλλοι d~7nm Mercuri et al, Phys.Rev. E 60, 6309 (1999) Τα μόρια του υγρού κρυστάλλου διατάσσονται γύρω τους με ακτινικό τρόπο Υδροξυλομάδες: Δυνατότητα σχηματισμού δεσμών Υδρογόνου ~ συγκέντρωση δίκτυα με κοιλότητες που περιορίζουν χωρικά τον LC Διαταράσσονται οι μακροσκοπικές ιδιότητες του LC ...Τα δίκτυα είναι προσαρμοστικά
- 8. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS aerosils – Υγροί Κρύσταλλοι d~7nm Mercuri et al, Phys.Rev. E 60, 6309 (1999) Τα μόρια του υγρού κρυστάλλου διατάσσονται γύρω τους με ακτινικό τρόπο Υδροξυλομάδες: Δυνατότητα σχηματισμού δεσμών Υδρογόνου ~ συγκέντρωση δίκτυα με κοιλότητες που περιορίζουν χωρικά τον LC Διαταράσσονται οι μακροσκοπικές ιδιότητες του LC ...Τα δίκτυα είναι προσαρμοστικά
- 9. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS aerosils – Υγροί Κρύσταλλοι d~7nm Mercuri et al, Phys.Rev. E 60, 6309 (1999) Τα μόρια του υγρού κρυστάλλου διατάσσονται γύρω τους με ακτινικό τρόπο Υδροξυλομάδες: Δυνατότητα σχηματισμού δεσμών Υδρογόνου ~ συγκέντρωση δίκτυα με κοιλότητες που περιορίζουν χωρικά τον LC Διαταράσσονται οι μακροσκοπικές ιδιότητες του LC ...Τα δίκτυα είναι προσαρμοστικά
- 10. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS aerosils – Υγροί Κρύσταλλοι d~7nm Mercuri et al, Phys.Rev. E 60, 6309 (1999) Τα μόρια του υγρού κρυστάλλου διατάσσονται γύρω τους με ακτινικό τρόπο Υδροξυλομάδες: Δυνατότητα σχηματισμού δεσμών Υδρογόνου ~ συγκέντρωση δίκτυα με κοιλότητες που περιορίζουν χωρικά τον LC Διαταράσσονται οι μακροσκοπικές ιδιότητες του LC ...Τα δίκτυα είναι προσαρμοστικά
- 11. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS aerosils – Υγροί Κρύσταλλοι προσαρμοστικά, τυχαία-συνδεδεμένα δίκτυα aerosils (adaptive, randomly-connected networks) αλλαγή δομής/μορφολογίας ~πιέσεις/μεταβολές από εξωτερικές τάσεις προσαρμοστικότητα μεταβάλλεται συναρτήσει της συγκέντρωσης ρS < 0.01 gcm-3 0.01 gcm-3 < ρS < 0.10 gcm-3 ρS > 0.1 gcm-3 Περιοχή αραίωσης Περιοχή μαλακών Περιοχή σκληρών τοιχωμάτων τοιχωμάτων Καμία αλληλεπίδραση Εύκαμπτα δίκτυα με κοιλότητες Άκαμπτα δίκτυα - ανάμεσα στα nps Μαλακά τοιχώματα Οι όρια περιοχών καλά καθορισμένα (μεμονωμένα nps ή μικρά δ.Η σπάνε έυκολα, το συσσωματώματα) σύστημα αναδιατάσσεται Iannacchionne et al, Phys.Rev. E 58, 5966 (1998)
- 12. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS aerosils - CE8 : μελέτη SmA-SmC* Cordoyiannis et al. Phys. Rev. E 75, 021702 (2007) Η παγίδευση των LC στις κοιλότητες (μεγάλα χ), εξαφανίζει την ανωμαλία Α-C* λόγω χωρικού περιορισμού του LC Σιγμοειδείς cross-over συμπεριφορές soft-stiff regime, σύμφωνα με τις θεωρητικές προβλέψεις Η σύζευξη των aerosils - LCs επηρεάζει τις ιδιότητες του LC - όχι όμως προς τεχνολογικά ελκυστικές κατευθύνσεις ανάδειξη ιδιοτήτων που αφορούν στην αυτοοργάνωση των nps CE8 0.6 0.10 χ=0.05 type-300 χ=0.10 type-300 χ=0.15 type-300 % compression of layers ΔCp(J/gK) 0.4 0.05 0.2 0.00 0.0 350 355 360 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 T(K) χ
- 13. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS aerosils + Υγροί Κρύσταλλοι ? Aναζήτηση διαφορετικών nps
- 14. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS ? + Υγροί Κρύσταλλοι Aναζήτηση διαφορετικών nps είναι δυνατόν να παρέμβουμε … … με τρόπο ελεγχόμενο … στην εξέλιξη των ιδιοτήτων των LC... ... προς πιο τεχνολογικά πιο ενδιαφέρουσες κατευθύνεις; Aerosils Degussa Corp., Silica Division, Ridgefield Park, NJ Δυνατότητα σύνθεσης nps στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος
- 15. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS ? + Υγροί Κρύσταλλοι Aναζήτηση διαφορετικών nps είναι δυνατόν να παρέμβουμε … … με τρόπο ελεγχόμενο … στην εξέλιξη των ιδιοτήτων των LC... ... προς πιο τεχνολογικά πιο ενδιαφέρουσες κατευθύνεις; Aerosils Degussa Corp., Silica Division, Ridgefield Park, NJ Δυνατότητα σύνθεσης nps στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Κβαντικές Τελείες CdSe με υδρόφοβη επιφανειακή δραστικοποίηση
- 16. κβαντικές τελείες + Υγροί Κρύσταλλοι Γιατί κβαντικές τελείες; Τεχνικές σύνθεσης με ελεγχόμενο μέγεθος/σχήμα Φθορισμός Επιτρέπει οπτικοποίηση διασποράς qd στο LC μέσο έλεγχος ομοιογένειας μιγμάτων qd-LC (πχ με μικροσκοπία φθορισμού) Δυνατότητα για επιφανειακή τροποποίηση Εξασφαλίζει στα nps επιθυμητά χαρακτηριστικά που δεν εμφανίζονται στο υπόστρωμα υδροφοβικότητα: − τα επιφανειοδραστικά προσδίδουν διαλυτότητα σε επιλεγμένους οργανικούς διαλύτες − Συμβατότητα με τα LC μόρια
- 17. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΤΕΛΕΙΕΣ Χημική Σύνθεση: Οργανομεταλλική Τεχνική Πλεονεκτήματα Δυνατότητα ελέγχου του μεγέθους & κατανομής μεγεθών, του σχήματος & της κρυσταλλικής δομής των nps Οργανομεταλλικές τεχνικές Ανήκουν στις Bottom-up στρατηγικές προσέγγισης της νανοκλίμακας Θερμόλυση / αναγωγή πρόδρομων ενώσεων μετάλλων σε διαλύτη υψηλού σ.ζ., παρουσία επιφανειοδραστικών μορίων Η διάσπαση των πρόδρομων ενώσεων των μετάλλων σχηματίσμός διακριτών αρχικών πυρήνων και στη συνέχεια την ελεγχόμενη αύξηση του μεγέθους των nps …Υψηλής ποιότητας κολλοειδή διαλύματα ημιαγώγιμων nps
- 18. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΤΕΛΕΙΕΣ Χημική Σύνθεση CdSe+TOP+OA Πρόδρομες Ενώσεις Μετάλλων Επιφανειοδραστικές Ενώσεις OA - OleylAmine - Ελαϊκή αμίνη Cd(acac)2 Διαλύτης υψηλού σ.ζ. (acac = 2,5-πεντανοδιόνη) Aναγωγικό αντιδραστήριο του Cd(acac)2 TOP-ΤriΟctylPhosphine-Τριοκτυλοφωσφίνη Μέσον διαλυτοποίησης Se Σταθεροποιητικός παράγοντας για nps διασπαρμένα σε οργανικό διαλύτη
- 19. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΤΕΛΕΙΕΣ Χημική Σύνθεση CdSe+TOP+OA Έλεγχος μεγέθους, εξέλιξη πυρήνωσης = f (συνθήκες αντίδρασης) Είδος και αρχικές συγκεντρώσεις οργανομεταλλικών, επιφανειοδραστικών Χημικοί δ. με επιφάνεια nps H2N H2P παρεμπόδιση ανεξέλεγκτης ανάπτυξης Καλύτερη κατανομή Αντοχή στην οξείδωση Διαλυτότητα σε οργανικούς διαλύτες 300ºC αδρανής ατμόσφαιρα (ήπια ροή N2) ελεγχόμενη Τ / ρυθμός ανάδευσης χρονικό σημείο εισόδου αντιδραστηρίων στην αντίδραση
- 20. Χαρακτηρισμος Κβαντικων Τελειων CdSe+TOP+OA TEM UV-VIS Μορφολογία / Μέγεθος Ενεργειακό χάσμα FT-IR XRD Ταυτοποίηση Κρυσταλλική Δομή παρουσίας επιφανειοδραστικών ομάδων
- 21. Χαρακτηρισμος Κβαντικων Τελειων CdSe+TOP+OA σφαιρικό σχήμα ~ 3.2 nm UV-VIS Ενεργειακό χάσμα FT-IR XRD Ταυτοποίηση Κρυσταλλική Δομή παρουσίας επιφανειοδραστικών ομάδων
- 22. Χαρακτηρισμος Κβαντικων Τελειων CdSe+TOP+OA λem = 619 nm σφαιρικό σχήμα λabs = 515 nm ~ 3.2 nm 2.1 eV (bulk 1.74 eV) XRD FT-IR Κρυσταλλική Δομή Ταυτοποίηση παρουσίας επιφανειοδραστικών ομάδων
- 23. Χαρακτηρισμος Κβαντικων Τελειων CdSe+TOP+OA λem = 619 nm σφαιρικό σχήμα λabs = 515 nm ~ 3.2 nm 2.1 eV (bulk 1.74 eV) Δομή wurtzite FT-IR Ταυτοποίηση παρουσίας επιφανειοδραστικών ομάδων
- 24. Χαρακτηρισμος Κβαντικων Τελειων CdSe+TOP+OA λem = 619 nm σφαιρικό σχήμα λabs = 515 nm ~ 3.2 nm 2.1 eV (bulk 1.74 eV) Δόνηση Δομή wurtzite έκτασης Δόνηση έκτασης C=C =C-H (R) Δόνηση παραμόρφωσης (scissoring) N-H Δόνηση κάμψης N-H Συμμετρικές - αντισυμμετρικές εκτάσεις -C-H
- 25. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΤΕΛΕΙΕΣ Αποτελέσματα Χημικής Σύνθεσης Σφαιρικό σχήμα Διάμετρoς ~3.2 nm Στενή κατανομή μεγεθών Εξαγωνική δομή wurtzite Ενεργειακό χάσμα 2.1 eV Οργανόφιλη συμπεριφορά Σε οργανικούς διαλύτες σταθερά κολλοειδή διαλύματα για μήνες Διπλασιασμός της απόδοσης της αντίδρασης!!!
- 26. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ NPs +LCs Μίγματα CdSe+LC Στόχος η μελέτη της επίδρασης των nps στις μεταπτώσεις φάσης χειρόμορφων LCs CE8 (8SI*): chiral [4-(2’-methylbutyl)-phenyl-4’-n-octylbiphenyl-4-carboxylate] I ↔ BPIII ↔ BPΙI ↔ BPI ↔ N* ↔ SmA ↔ SmC* ↔ HexI* ↔ HexJ* ↔ HexG* ↔ Cry 417.5 416 415.5 412 406 357.8 340 338 337 313 CH3 C8H17 COO CH2 *CH C2H5
- 27. Οι Μπλε φάσεις Μπλε Φάσεις Χειρόμορφων Μορίων είναι φάσεις οργάνωσης ατελειών και όχι φάσεις οργάνωσης μορίων Θερμοδυναμικά σταθερές καταστάσεις χειρόμορφων LCs, μεταξύ Ι-Ν* Χρώμα: ... ανάκλαση κατά Bragg ...περιοδική οργάνωση... ... σχετίζεται με τις απλές έλικες της Ν* Αύξηση Τ σχηματισμός κυλίνδρων διπλής ελίκωσης Η χωρική διευθέτηση κυλίνδρων διπλής ελίκωσης σειρές πλεγματικών ατελειών (disclination lines-DL) ενεργειακή σταθεροποίηση
- 28. ΜΕΛΕΤΗ ΣΥΝΘΕΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ LC+NPS Μπλε φάσεις Χειρόμορφων Μορίων Όμως!!! Σταθερές σε πολύ μικρό θερμοκρασιακό εύρος Σε υψηλές θερμοκρασίες Σταθεροποίηση των Μπλε φάσεων με προσθήκη πολυμερών Tα μόρια των πολυμερών δρουν συναθροίζονται στους πυρήνες των DL, σχηματίζουν σταθερό πλέγμα, μείωση ενέργειας για σταθεροποίηση Πλέγματος ατελειών
- 29. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΙΣ ΜΠΛΕ ΦΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ Σχηματισμός μιγμάτων CdSe+CE8 χ = 0.02 ms ms χ= ρs = χ = 0.07 m LC + ms VLC χ = 0.20 Θερμιδομετρία εναλλασσόμενης εισόδου - ACC Πλεονέκτηματα: θερμοκρασιακός έλεγχος εξαιρετικός (50-100 μK) οι ρυθμοί σάρωσης αργοί η δυνατότητα για μέτρηση των μεταβολών της ενθαλπίας Μπορούμε να εξάγουμε το θερμοκρασιακό εύρος των BP με σαφώς μεγαλύτερη ακρίβεια. Μετρήσεις κατά την Ψύξη & Θέρμανση Ρυθμοί ψύξης ~ με τις ανάγκες του κάθε πειράματος
- 30. Πειραματικά Αποτελέσματα ACC Karatairi et al. Phys. Rev. E 81, 041703, (2010)
- 31. Πειραματικά Αποτελέσματα ACC Θερμοκρασιακή εξάρτηση CP Karatairi et al. Phys. Rev. E 81, 041703, (2010)
- 32. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΙΣ ΜΠΛΕ ΦΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ Διάγραμμα Φάσης CE8+CdSe – Θερμοκρασιακή Περοχή Μπλε Φάσεων 420 1.25 Κ I 415 BPII 410 8.89 Κ 9.93 Κ BPIII BPIII 18.21 Κ 405 T (K) BPI 400 N* 395 SmA 390 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 x
- 33. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΙΣ ΜΠΛΕ ΦΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ Διάγραμμα Φάσης CE8+CdSe – Θερμοκρασιακή Περοχή Μπλε Φάσεων 1.39 Κ 4.81 Κ 10.24 Κ 18.48 Κ Ψυξη-θέρμανση: συμφωνία ως προς το εύρος των BP BPIIΙ: θερμοδυναμικά σταθερή φάση
- 34. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΙΣ ΜΠΛΕ ΦΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ CE6 + CdSe: Θερμοκρασιακή Περοχή Μπλε Φάσεων Μίγματα διαφόρων συγκεντρώσεων των CdSe με τον CE6 (χειρόμορφος LC/BP σε θερμοκρασίες κοντά στη θερμοκρασία περιβάλλοντος) Αδιαβατική Θερμιδομετρία Σάρωσης (ASC) Προκύπτουν σημαντικές ομοιότητες με τα διαγράμματα φάσης του CE8 & αναλογίες στα θερμιδομετρικά αποτελέσματα Διεύρυνση της BPIII ψύξη θέρμανση 0.057 Κ 0.5 Κ Cordoyiannis G., Losada-Perez P., Tripathi C., Rozic B., Tkalec U.,Tzitzios V., Karatairi E. et al. Liq.Crys 37, 1419 (2010)
- 35. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΙΣ ΜΠΛΕ ΦΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ CE8 + aerosils: Θερμοκρασιακή Περοχή Μπλε Φάσεων τα θερμοκρασιακά όρια των Μπλε φάσεων ουδόλως επηρεάζονται Οι αλληλεπιδράσεις που εμφανίζουν οι κβαντικές τελείες CdSe με τα υγροκρυσταλλικά συστήματα διαφέρουν από αυτή των aerosils CdSe aerosils 420 I I 418 415 BPIII 416 BPII BPIII BPIII BPII 410 414 BPI 412 T (K) 405 T (K) BPI 410 N* 400 408 N* 395 406 SmA SmA 404 390 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.000 0.025 0.050 χ χ Δραματική διεύρυνση BPIII Καμία επίδραση στη BPIII
- 36. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΙΣ ΜΠΛΕ ΦΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΥΓΡΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ Θεωρητική μελέτη Μηχανισμός μερικής αντικατάστασης του πυρήνα των DL (Defect Core Replacement – DCR) Rozic B., Tzitzios V., Karatairi E. et al. Eur.Phys. J E 34:17, 1419 (2011) Bασική υπόθεση (εμπνευσμένη από τη θεωρητική προσέγγιση των Kikuchi et al. για τις πολυμερικές αλυσίδες) Η συσσώρευση των nps στους πυρήνες των σειρών ατελειών (ισοτροπικού χαρακτήρα), σταθεροποιεί το πλέγμα των ατελειών και οδηγεί στη διέυρυνση των BP Η έντονη αλληλεπίδραση τοπολογικών ατελειών- CdSe οφείλεται στο ότι τα nps επιβάλλουν τοπικά ισοτροπική τάξη, αντίστοιχη με αυτή που επικρατεί στον πυρήνα των DLs
- 37. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* Θερμιδομετρία εναλλασσόμενης εισόδου - ACC Περίθλαση Σκόνης Ακτίνων Χ- XRD Δείγματα με κρυσταλλικές περιοχές με τυχαίο προσανατολισμό μπορούν να εξετασθούν ιδιότητες σωματιδίων σε υγρά εναιωρήματα, πολυκρυσταλλικών στερεών και βέβαια Προσδιορισμός της δομής και της μοριακής τάξης των υγρών κρυστάλλων Περίθλαση από τις Sm φάσεις Παράμετρος τάξης η γωνίας κλίσης θ (του κύριου άξονα των μορίων σε σχέση με το διάνυσμα επιφανείας των σμηκτικών επιπέδων)
- 39. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* Αποτελέσματα: Θερμιδομετρία AC Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ACC (CE8 & μίγματα χ = 0.02, 0.07 και 0.20) ...Η ΤC της A-C* μετατοπίζεται προς χαμηλότερες τιμές, καθώς η συγκέντρωση των nps αυξάνεται... ...Ενώ αλλάζει και η θερμιδομετρική ανωμαλία... …Οι Ηex φάσεις επίσης αλλάζουν δραματικά...
- 40. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* Διάγραμμα Φάσης 360 355 350 SmA 345 T (K) 340 SmC* 335 HexI* HexJ* HexJ* 330 HexG* 325 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 χ
- 41. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* ACC-Επεξεργασία Αποτελεσμάτων Μετατόπιση TC σε μικρότερες τιμές η CP συμπιέζεται αυξανομένης της συγκέντρωσης των nps Φαινόμενα πεπλάτυνσης
- 42. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* ACC - Ανάλυση Αποτελεσμάτων Μοντέλο Εκτεταμένου Μέσου Πεδίου (EMF) Mαθηματική έκφραση της ελεύθερης ενέργειας Landau συναρτήσει της παραμέτρου τάξης θ της SmC* φάσης G = atθ + bθ + cθ 2 4 6 Από την επίλυση του EMF προκύπτει εξίσωση για τη CP βάσει της οποίας γίνεται η προσαρμογή των δεδομένων CP 1/2 T T −T A = Aλμα της θερμοχωρητικότητας ∆CP = A m C ÷ + B + CT , T < TC η τιμή του ΔCP για Τ=ΤC (MΦ 2ης τάξης) TC Tm − T a2 A= ∆CP = B + CT , T > TC 2bTC Τm = θερμοκρασία για την οποία η μετάβαση είναι στο TCP b2 Tm = + 1÷TC 3ac
- 43. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* ACC - Ανάλυση Αποτελεσμάτων CE8 EMF μετάπτωση (γειτνίαση με TCP) Μίγματα η κορυφή CP συμπιέζεται χ = 0.07 & χ = 0.20 προσομοιάζει βαθμιδωτή μορφή (step-like peak) Τιμές παραμέτρων προσαρμογής η τιμή του Α μειώνεται σταδιακά Τm : η μετάπτωση απομακρύνεται θερμοκρασιακά από το TCP, όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των nps χ Α (Jg-1K-1) TC (K) Tm (K) ... Χαρακτήρας μετάπτωσης: από EMF (κοντά σε TCP), 0 0.125 357.78 358.72 εξελίσσεται σταδιακά σε MF 0.02 0.114 345.92 347.19 TC: επηρεάζεται σημαντικά από την παρουσία των nps CdSe. 0.07 0.060 343.02 347.54 0.20 0.040 337.90 344.91
- 44. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* CE8 0.10 x=0.05 type-300 x=0.10 type-300 x=0.15 type-300 ΔCp(J/gK) 0.05 0.00 350 355 360 T(K) Η επίπτωση από τα CdSe οδηγεί σε η επίπτωση από τα aerosils οδηγεί σε βαθμιδωτή ανωμαλία με μεγάλη πτώση πεπλάτυνση της κορυφής της CP του Tc υπερκρίσιμες μεταπτώσεις Μικρή πτώση του Tc ...υπό δημοσίευση
- 46. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* Παράμετρος τάξης πλησίον της μετάπτωσης φάσης Στόχος: η παρακολούθηση της συμπεριφοράς της θ (tilt angle) συναρτήσει της Τ Η θ μπορεί αν αναλυθεί με το μοντέλο EMF t0 : μέτρο θερμοκρασιακής απόστασης της μετάπτωσης από το TCP
- 47. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* Παράμετρος τάξης πλησίον της μετάπτωσης φάσης H προσαρμογή με έγινε με βάση το EMF Στόχος: η παρακολούθηση της συμπεριφοράς της θ (tilt angle) συναρτήσει της Τ Η θ μπορεί αν αναλυθεί με το μοντέλο EMF t0 : μέτρο θερμοκρασιακής απόστασης της μετάπτωσης από το TCP b R= 3c b2 t0 = ac χ R t0 TC (K) 0 1.6 3.410-6 357.10±0.6 (CE8)
- 48. ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΝΑΝΟΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ CdSe ΣΤΗ ΜΕΤΑΠΤΩΣΗ ΦΑΣΗΣ SmA- SmC* Σύγκριση με aerosils Σε μίγματα με CdSe δεν καταγράφονται προμεταπτωτικά φαινόμενα και συμπίεση της γωνίας κλίσης των σμηκτικών επιπέδων 15 12 9 θ (deg) 6 3 CE8 0 aerosils 5% 340 345 350 355 360 365 T (K) Απουσία προμεταπτωτικής Προμεταπτωτική συμπεριφορά συμπεριφοράς ...υπό δημοσίευση
- 49. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΤΕΛΕΙΕΣ Ρόλος επιφανειοδραστικών μορίων
- 50. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΤΕΛΕΙΕΣ Ρόλος επιφανειοδραστικών μορίων Διαφορές CdSe – aerosils Eπιφανειακή δραστικοποίηση παράμετρος που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το είδος της αλληλεπίδρασης Μεταβολή του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας H2N Αντικατάσταση αλειφατικών H2P ομάδων από αρωματικούς δακτύλιους
- 51. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΤΕΛΕΙΕΣ Ρόλος επιφανειοδραστικών μορίων Διαφορές CdSe – aerosils Eπιφανειακή δραστικοποίηση παράμετρος που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το είδος της αλληλεπίδρασης Μεταβολή του μήκους της ανθρακικής αλυσίδας Αντικατάσταση αλειφατικών H2N H2P ομάδων από αρωματικούς δακτύλιους C18 C8 C12 P N H2N P H2N P H2N P
- 52. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΚΒΑΝΤΙΚΩΝ ΤΕΛΕΙΩΝ Αποτελέσματα F.T.-IR CdSe/TOP/OCA CdSe/TOP/DDA CdSe/TOP/ODA
- 53. ΚΒΑΝΤΙΚΕΣ ΤΕΛΕΙΕΣ Ρόλος επιφανειοδραστικών μορίων Η ΟΑ είναι η καλύτερη δυνατή επιλογή!!! H2N H2P C8 C12 C18 P N H2N P H2N P H2N P
- 54. Συμπεράσματα Επιτυχημένη σύνθεση nps CdSe με επιφανειακή δραστικοποίηση από OA &TOP Σχηματισμός μιγμάτων με χειρόμορφους LC Διέυρυνση της BPIII Διαφορετική επίδραση στη μετάπτωση A-C* σε σχέση με aerosils d = 3.5 nm Η δραστικοποίηση με OΑ είναι καθοριστικής σημασίας Η σύνθεση nps με νέα επιφανειοδραστικά μόρια, καταδεικνύει τον καθοριστικό ρόλο της OA στη διαμόρφωση νέων ιδιοτήτων
- 55. Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ Δρ. Γιώργος Νούνεσης Δρ. Βασίλης Τζιτζιός JOSEF STEFAN INSTITUT Δρ. Δημήτρης Τσιούρβας LJUBLJANA, SLOVENJA Δρ. Ειρήνη Μαυρίδου Δρ. Μανόλης Σαρειδάκης Dr. Zdravko Kutnjak Δρ. Αναστασία Παυλίδου Dr. Γιώργος Κορδογιάννης Δρ. Γιάννης Παπανικολάου Dr. Brigita Rozic Μπασινά Γεωργία Dr. Uros Tkalec Κλειώ Μακρυγιαννάκη Ε.Κ.Π.Α. ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ UNIVERSITY OF MARIBOR MARIBOR, SLOVENJA Δρ. Ιωάννης Λελίδης Dr. Samo Krajl ΠΑΝ/ΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Δρ. Αλέξανδρος Βανακάρας Μαρία Σκαπέρδα
Hinweis der Redaktion
- Τ o αντικείμενο που πραγματεύεται η διατριβή μου, είναι τα σύνθετα νανοδομημένα υγροκρυσταλλικά συστήματα , Συστήματα που σχηματίζονται με διασπορά nps σε LC υλικά Σε αυτά παρατηρείται αυτοοργάνωση των nps , στο ανισοτροπικό περιβάλλον του LC Ενώ υπάρχουν επιπτώσεις από τη διασπορά , τόσο στις ιδιότητες τόσο του LC όσο και σε αυτές των nps . Από το συνδυασμό της νανοτεχνολογίας με την επιστήμη των υγρών κρυστάλλων ...Δημιουργούνται πολλές νέες δυνατότητες για τεχνολογικές εφαρμογές (κυρίως ηλεκτρο-οπτικές άλλα και μαγνητο-ελαστικές)
- Τ o αντικείμενο που πραγματεύεται η διατριβή μου, είναι τα σύνθετα νανοδομημένα υγροκρυσταλλικά συστήματα , Συστήματα που σχηματίζονται με διασπορά nps σε LC υλικά Σε αυτά παρατηρείται αυτοοργάνωση των nps , στο ανισοτροπικό περιβάλλον του LC Ενώ υπάρχουν επιπτώσεις από τη διασπορά , τόσο στις ιδιότητες τόσο του LC όσο και σε αυτές των nps . Από το συνδυασμό της νανοτεχνολογίας με την επιστήμη των υγρών κρυστάλλων ...Δημιουργούνται πολλές νέες δυνατότητες για τεχνολογικές εφαρμογές (κυρίως ηλεκτρο-οπτικές άλλα και μαγνητο-ελαστικές)
- Τ o αντικείμενο που πραγματεύεται η διατριβή μου, είναι τα σύνθετα νανοδομημένα υγροκρυσταλλικά συστήματα , Συστήματα που σχηματίζονται με διασπορά nps σε LC υλικά Σε αυτά παρατηρείται αυτοοργάνωση των nps , στο ανισοτροπικό περιβάλλον του LC Ενώ υπάρχουν επιπτώσεις από τη διασπορά , τόσο στις ιδιότητες τόσο του LC όσο και σε αυτές των nps . Από το συνδυασμό της νανοτεχνολογίας με την επιστήμη των υγρών κρυστάλλων ...Δημιουργούνται πολλές νέες δυνατότητες για τεχνολογικές εφαρμογές (κυρίως ηλεκτρο-οπτικές άλλα και μαγνητο-ελαστικές)
- Η επιλογή του συνδυασμού υγρών κρυστάλλων και νανοσωματιδίων για το σχηματισμό αυτών των σύνθετων συστημάτων, δεν είναι τυχαία. Τα υγροκρυσταλλικά συστήματα χαρακτηρίζονται από Απουσία κρυσταλλικού πλέγματος-Ρευστότητα- Κινητικότητα συνθήκες που επιτρέπουν διάχυση & αυτοοργάνωση των nps Επίσης εμφανίζουν Τάξη προσανατολισμού και μοριακή οργάνωση σε μεγάλη κλίμακα Ιδιότητες που μπορούν να καθοδηγήσουν την αυτοοργάνωση των nps σε μικροκλίμακα Τα νανοσωματίδια από την άλλη πλευρά εμφανίζουν τις Μοναδικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν την ύλη στη νανοκλίμακα (οπτικές, μαγνητικές, ηλεκτρικές, χημικές ή μηχανικές) Οι αλληλεπιδρασεις και η σύζευξη των ιδιοτήτων nps-LCs είναι ο ρυθμιστής των νέων ιδιοτήτων που προσπαθούμε να επιτύχουμε
- Η επιλογή του συνδυασμού υγρών κρυστάλλων και νανοσωματιδίων για το σχηματισμό αυτών των σύνθετων συστημάτων, δεν είναι τυχαία. Τα υγροκρυσταλλικά συστήματα χαρακτηρίζονται από Απουσία κρυσταλλικού πλέγματος-Ρευστότητα- Κινητικότητα συνθήκες που επιτρέπουν διάχυση & αυτοοργάνωση των nps Επίσης εμφανίζουν Τάξη προσανατολισμού και μοριακή οργάνωση σε μεγάλη κλίμακα Ιδιότητες που μπορούν να καθοδηγήσουν την αυτοοργάνωση των nps σε μικροκλίμακα Τα νανοσωματίδια από την άλλη πλευρά εμφανίζουν τις Μοναδικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν την ύλη στη νανοκλίμακα (οπτικές, μαγνητικές, ηλεκτρικές, χημικές ή μηχανικές) Οι αλληλεπιδρασεις και η σύζευξη των ιδιοτήτων nps-LCs είναι ο ρυθμιστής των νέων ιδιοτήτων που προσπαθούμε να επιτύχουμε
- Ιστορικά η προσπάθεια σύζευξης των ιδιοτήτων των δύο αυτών υλικών , ξεκίνησε πριν από 15 περίπου χρόνια. Την εποχή αυτή χρησιμοποιήθηκαν συστηματικά τα nps aerosils , για να μελετηθεί κυρίως σε θεωρητικό επίπεδο η QRD (με σκοπό να κατανοηθούν οι επιπτώσεις που έχει η τυχαία διασπορά πυρήνων αταξίας σε μακροσκοπικά οργανωμένα συστήματα) Τα Aerosils είναι Σχεδόν σφαιρικά νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου Τα οποία στην επιφάνεια τους φέρουν υδρόφιλες ομάδες υδροξυλίου Και έχουν μέση διάμετρο 7nm T α μόρια του υγρού κρυστάλλου, που έρχονται σε άμεση επαφή με τα aerosils , διατάσσονται γύρω τους με ακτινικό τρόπο ( Ο υδρόφιλος χαρακτηρας των aerosils οδηγεί σε ισχυρή πρόσδεση των πολικών μορίων LC στην επιφάνεια των nps) Η παρουσία των υδροξυλομάδων στην επιφάνεια των aerosils δίνει τη δυνατότητα να σχηματίζονται μεταξύ των aerosils δεσμοί υδρογόνου Που από μια συγκέντρωση και πέρα , οδηγούν σε δίκτυα με κοιλότητες που περιορίζουν χωρικά τον LC. Έτσι διαταράσσονται οι μακροσκοπικές ιδιότητες του LC ( διαταράσσεται τοπικά ο προσανατολισμός των υγροκρυσταλλικών μορίων και ενισχύεται η νηματική τάξη ) Αυτά τα δίκτυα των aerosils είναι προσαρμοστικά
- Ιστορικά η προσπάθεια σύζευξης των ιδιοτήτων των δύο αυτών υλικών , ξεκίνησε πριν από 15 περίπου χρόνια. Την εποχή αυτή χρησιμοποιήθηκαν συστηματικά τα nps aerosils , για να μελετηθεί κυρίως σε θεωρητικό επίπεδο η QRD (με σκοπό να κατανοηθούν οι επιπτώσεις που έχει η τυχαία διασπορά πυρήνων αταξίας σε μακροσκοπικά οργανωμένα συστήματα) Τα Aerosils είναι Σχεδόν σφαιρικά νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου Τα οποία στην επιφάνεια τους φέρουν υδρόφιλες ομάδες υδροξυλίου Και έχουν μέση διάμετρο 7nm T α μόρια του υγρού κρυστάλλου, που έρχονται σε άμεση επαφή με τα aerosils , διατάσσονται γύρω τους με ακτινικό τρόπο ( Ο υδρόφιλος χαρακτηρας των aerosils οδηγεί σε ισχυρή πρόσδεση των πολικών μορίων LC στην επιφάνεια των nps) Η παρουσία των υδροξυλομάδων στην επιφάνεια των aerosils δίνει τη δυνατότητα να σχηματίζονται μεταξύ των aerosils δεσμοί υδρογόνου Που από μια συγκέντρωση και πέρα , οδηγούν σε δίκτυα με κοιλότητες που περιορίζουν χωρικά τον LC. Έτσι διαταράσσονται οι μακροσκοπικές ιδιότητες του LC ( διαταράσσεται τοπικά ο προσανατολισμός των υγροκρυσταλλικών μορίων και ενισχύεται η νηματική τάξη ) Αυτά τα δίκτυα των aerosils είναι προσαρμοστικά
- Ιστορικά η προσπάθεια σύζευξης των ιδιοτήτων των δύο αυτών υλικών , ξεκίνησε πριν από 15 περίπου χρόνια. Την εποχή αυτή χρησιμοποιήθηκαν συστηματικά τα nps aerosils , για να μελετηθεί κυρίως σε θεωρητικό επίπεδο η QRD (με σκοπό να κατανοηθούν οι επιπτώσεις που έχει η τυχαία διασπορά πυρήνων αταξίας σε μακροσκοπικά οργανωμένα συστήματα) Τα Aerosils είναι Σχεδόν σφαιρικά νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου Τα οποία στην επιφάνεια τους φέρουν υδρόφιλες ομάδες υδροξυλίου Και έχουν μέση διάμετρο 7nm T α μόρια του υγρού κρυστάλλου, που έρχονται σε άμεση επαφή με τα aerosils , διατάσσονται γύρω τους με ακτινικό τρόπο ( Ο υδρόφιλος χαρακτηρας των aerosils οδηγεί σε ισχυρή πρόσδεση των πολικών μορίων LC στην επιφάνεια των nps) Η παρουσία των υδροξυλομάδων στην επιφάνεια των aerosils δίνει τη δυνατότητα να σχηματίζονται μεταξύ των aerosils δεσμοί υδρογόνου Που από μια συγκέντρωση και πέρα , οδηγούν σε δίκτυα με κοιλότητες που περιορίζουν χωρικά τον LC. Έτσι διαταράσσονται οι μακροσκοπικές ιδιότητες του LC ( διαταράσσεται τοπικά ο προσανατολισμός των υγροκρυσταλλικών μορίων και ενισχύεται η νηματική τάξη ) Αυτά τα δίκτυα των aerosils είναι προσαρμοστικά
- Ιστορικά η προσπάθεια σύζευξης των ιδιοτήτων των δύο αυτών υλικών , ξεκίνησε πριν από 15 περίπου χρόνια. Την εποχή αυτή χρησιμοποιήθηκαν συστηματικά τα nps aerosils , για να μελετηθεί κυρίως σε θεωρητικό επίπεδο η QRD (με σκοπό να κατανοηθούν οι επιπτώσεις που έχει η τυχαία διασπορά πυρήνων αταξίας σε μακροσκοπικά οργανωμένα συστήματα) Τα Aerosils είναι Σχεδόν σφαιρικά νανοσωματίδια διοξειδίου του πυριτίου Τα οποία στην επιφάνεια τους φέρουν υδρόφιλες ομάδες υδροξυλίου Και έχουν μέση διάμετρο 7nm T α μόρια του υγρού κρυστάλλου, που έρχονται σε άμεση επαφή με τα aerosils , διατάσσονται γύρω τους με ακτινικό τρόπο ( Ο υδρόφιλος χαρακτηρας των aerosils οδηγεί σε ισχυρή πρόσδεση των πολικών μορίων LC στην επιφάνεια των nps) Η παρουσία των υδροξυλομάδων στην επιφάνεια των aerosils δίνει τη δυνατότητα να σχηματίζονται μεταξύ των aerosils δεσμοί υδρογόνου Που από μια συγκέντρωση και πέρα , οδηγούν σε δίκτυα με κοιλότητες που περιορίζουν χωρικά τον LC. Έτσι διαταράσσονται οι μακροσκοπικές ιδιότητες του LC ( διαταράσσεται τοπικά ο προσανατολισμός των υγροκρυσταλλικών μορίων και ενισχύεται η νηματική τάξη ) Αυτά τα δίκτυα των aerosils είναι προσαρμοστικά
- Τα προσαρμοστικά τυχαία συνδεδεμένα δίκτυα ( adaptive randomly-connected networks) είναι αυτά που έχουν την δυνατότητα να αλλάζουν συνεχώς δομή και μορφολογία, ανάλογα με τις πιέσεις και μεταβολές που επιβάλλονται σε αυτά από εξωτερικές τάσεις Η προσαρμοστικότητα μεταβάλλεται συναρτήσει της συγκέντρωσης των nps στο μίγμα Διακρίνονται 3 περιοχές συγκεντρώσεων Η περιοχή αραίωσης, η περιοχή μαλακών τοιχωμάτων και η περιοχή σκληρών τοιχωμάτων. 1. Στην πρώτη περίπτωση, που η πυκνότητα των aerosils στον LC είναι μικρή Δεν παρατηρείται καμία αλληλεπίδραση ανάμεσα στα nps, τα οποία βρίσκονται μέσα στον υγρό κρύσταλλο είτε μεμονωμένα ή σε μικρά συσσωματώματα Στις άλλες δύο περιοχές συγκεντρώσεων, τα aerosils συνδέονται με δ . H και σχηματίζουν δίκτυα 2. Στην περιοχή μαλακών τοιχωμάτων τα δίκτυα είναι εύκαμπτα και σχηματίζουν κοιλότητες (μεγάλης εμβέλειας - l 0 κοιλοτήτων = 26-126 nm , ανάλογα με συγκέντρωση). Τα τοιχώματα των κοιλοτήτων αυτών είναι μαλακά (δηλαδή οι τάσεις που ασκούν πάνω τους τα μόρια των υγρών κρυστάλλων είναι αρκετά ισχυρότερες από τις δυνάμεις που συγκρατούν το δίκτυο), με αποτέλεσμα οι δεσμοί υδρογόνου να σπάνε εύκολα και να επαναδημιουργούνται και το όλο σύστημα να αναδιατάσσεται. 3. Στην περιοχή σκληρών τοιχωμάτων τα aerosils σχηματίζουν άκαμπτα δίκτυα, (με μηδενική απόκριση σε εξωτερικά πεδία). Τα όρια των περιοχών αυτών είναι καλά καθορισμένα, (ενώ εξαρτώνται και από το είδος των νανοσωματιδίων που χρησιμοποιούνται).
- Μέσα από τις πολλές μελέτες που έγιναν ειδικά όσον αφορά στις μεταπτώσεις φάσης και τα κρίσιμα φαινόμενα, σύνθετων LC συστημάτων με aerosils, Επιλέγω να σταθώ στα αποτελέσματα της μελέτης που έγινε στο εργαστήριό μας, από τον Δρ. Γιώργο Κορδογιάννη και η οποία αφορούσε τη ΜΦ SmA-SmC* , σε μίγματα των aerosils με έναν χειρόμορφο υγρό κρύσταλλο , τον CE8 E δώ απεικονίζεται η SmA φάση , στην οποία τα LC μόρια είναι οργανωμένα σε επίπεδες στοιβάδες , μέσα στις οποίες δεν υπάρχει τάξη θέσεως και ο κατευθυντής είναι κάθετος σε αυτά τα επίπεδα. Στη SmC φάση ο κατευθυντής σχηματίζει γωνία θ με την κάθετο στα Sm επίπεδα. Τη SmC * εμφανίζουν χειρόμορφα μόρια. Σε αυτήν την περίπτωση κατα τη μετάβαση από το ένα επίπεδο στο άλλο ο κατευθυντής περιστρέφεται κατά αζιμουθιακή γωνία φ. H μελέτη αυτών των συστημάτων έδειξε ότι η παγίδευση των LC στις κοιλότητες των δικτύων aerosils , στις μεγάλες συγκεντρώσεις nps, εξαφανίζει τη μετάπτωση φάσης λόγω περιορισμού (confinement) των LC στις κοιλότητες των δικτύων που φτιάχνονται από τα aerosils. Αποτυπώθηκαν συστηματικά σιγμοειδείς cross-over συμπεριφορές από soft-stiff regime , όπως ήταν αναμενόμενο από τα απο τις θερμιδομετρικές προβλέψεις . Βλέπουμε ότι η σύζευξη των ιδιοτήτων των aerosils με τους LCs επηρεάζει τις ιδιότητες του LC λόγω χωρικού περιορισμού, όχι όμως προς μια κατεύθυνση που να επιτρέπει τεχνολογικές εφαρμογές και βεβαίως αυτό που κάνουν τα aerosils είναι να αναδείξουν τις ιδιότητες που αφορούν στην αυτοοργάνωση των nps σε προσαρμοστικά τυχαία συνδεδεμένα δίκτυα.
- Όταν ήρθα στο εργαστήριο και ξεκίνησα το διδακτορικό, η ομάδα βρισκόταν σε αναζήτηση διαφορετικών nps ώστε να διαπιστωθεί αν είναι δυνατόν με τα καινούρια αυτά nps να παρέμβουμε με πιο ελεγχόμενο τρόπο στην εξέλιξη των ιδιοτήτων των LC προς πιο τεχνολογικά ενδιαφέρουσες κατευθύνεις. Μέχρι τότε τα nps aerosils αγοράζονταν από την εταιρεία Degussa . Η ιδιότητά μου ως χημικός έδινε λοιπόν τη δυνατότητα να προχωρήσουμε στη σύνθεση των nps που θα χρειαζόμασταν στο εξής, στα εργαστήρια του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Τα nps που επιλέχθηκαν ήταν Κβαντικές Τελείες CdSe με υδρόφοβη επιφανειακή δραστικοποίηση.
- Όταν ήρθα στο εργαστήριο και ξεκίνησα το διδακτορικό, η ομάδα βρισκόταν σε αναζήτηση διαφορετικών nps ώστε να διαπιστωθεί αν είναι δυνατόν με τα καινούρια αυτά nps να παρέμβουμε με πιο ελεγχόμενο τρόπο στην εξέλιξη των ιδιοτήτων των LC προς πιο τεχνολογικά ενδιαφέρουσες κατευθύνεις. Μέχρι τότε τα nps aerosils αγοράζονταν από την εταιρεία Degussa . Η ιδιότητά μου ως χημικός έδινε λοιπόν τη δυνατότητα να προχωρήσουμε στη σύνθεση των nps που θα χρειαζόμασταν στο εξής, στα εργαστήρια του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Τα nps που επιλέχθηκαν ήταν Κβαντικές Τελείες CdSe με υδρόφοβη επιφανειακή δραστικοποίηση.
- Όταν ήρθα στο εργαστήριο και ξεκίνησα το διδακτορικό, η ομάδα βρισκόταν σε αναζήτηση διαφορετικών nps ώστε να διαπιστωθεί αν είναι δυνατόν με τα καινούρια αυτά nps να παρέμβουμε με πιο ελεγχόμενο τρόπο στην εξέλιξη των ιδιοτήτων των LC προς πιο τεχνολογικά ενδιαφέρουσες κατευθύνεις. Μέχρι τότε τα nps aerosils αγοράζονταν από την εταιρεία Degussa . Η ιδιότητά μου ως χημικός έδινε λοιπόν τη δυνατότητα να προχωρήσουμε στη σύνθεση των nps που θα χρειαζόμασταν στο εξής, στα εργαστήρια του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Τα nps που επιλέχθηκαν ήταν Κβαντικές Τελείες CdSe με υδρόφοβη επιφανειακή δραστικοποίηση.
- Οι κβαντικές τελείες αποτελούν έναν ιδιαίτερα ελκυστικό τύπο nps Έχουν αναπτυχθεί τεχνικές για τη σύνθεσή τους που δίνουν τη δυνατότητα για πολύ καλό έλεγχο του μεγέθους και του σχήματος των nps E μφανίζουν την ιδιότητα του φθορισμού (με αποτέλεσμα τα μίγματα LC και nps να εκπέμπουν σε προκαθορισμένα μήκη κύματος) Αυτό επιτρέπει την οπτικοποίηση της διασποράς των qd στο LC μέσο και καθιστά έτσι δυνατό τον έλεγχο της ομοιογένειας των μιγμάτων με τεχνικές όπως η μικροσκοπία φθορισμού. Υπάρχει ακόμη δυνατότητα για επιφανειακή τροποποίηση των nps Αυτή εξασφαλίζει στα nps επιθυμητά χαρακτηριστικά που δεν εμφανίζονται στο υπόστρωμα Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό είναι και η υδροφοβικότητα: στην περίπτωση αυτή η παρουσία των επιφανειοδραστικών μορίων προσδίδει στα nps διαλυτότητα σε επιλεγμένους οργανικούς διαλύτες Τα nps αναμένεται να είναι πολύ περισσότερο συμβατά με τον κορμό του LC μορίου ...έτσι κινούμαστε σε διαφορετική κατεύθυνση σε σχέση με τα aerosils. (Συνθήκη που υπαγορεύεται από την ανάγκη για καλή διασπορά των νανοσωματίδιων και των υγρών κρυστάλλων στο ίδιο μέσο, κατά την προετοιμασία των μιγμάτων.)
- Η τεχνική που επιλέχθηκε ανήκει στις Χημικές μεθόδους, και συγκεκριμένα στις Οργανομεταλλικές τεχνικές. (Διάφοροι μέθοδοι σύνθεσης υπάρχουν: φυσικές μέθοδοι (λιθογραφία, μοριακή επιταξία δέσμης, κ.α.) χημικές μέθοδοι (χημική εναπόθεση ατμών- CVD , υδροχημικές μέθοδοι και θερμικές μέθοδοι οργανικου διαλύτη - solvothermal methods ), που δίνουν nps με διάφορες μορφολογία/ δομή και μεγέθη Τα βασικά πλεονεκτήματα των χημικών μεθόδων σύνθεσης είναι ότι Δίνουν τη δυνατότητα για έλεγχο του μεγέθους, του σχήματος και της κρυσταλλικής δομής των nps Στα δείγματα που παρασκευάζονται τα nps έχουν καλά καθορισμένο μέγεθος και στενή κατανομή μεγεθών (σ < 5%). Οι οργανομεταλλικές τεχνικές Ανήκουν στις Bottom-up στρατηγικές προσέγγισης της νανοκλίμακας Η τεχνική βασίζεται στη θερμολυτική διάσπαση οργανομεταλλικών αντιδραστηρίων, σε έναν διαλύτη υψηλού σημείου ζέσεως, παρουσία επιφανειοδραστικών ενώσεων. Η διάσπαση των πρόδρομων ενώσεων των μετάλλων, έχει σαν αποτέλεσμα τον σταδιακό σχηματισμό διακριτών αρχικών πυρήνων και στη συνέχεια την ελεγχόμενη αύξηση του μεγέθους των νανοσωματιδίων Με αυτόν τον τρόπο η σύνθεση καταλήγει σε … ... Υψηλής ποιότητας κολλοειδή διαλύματα ημιαγώγιμων nps
- Οι πρόδρομες ενώσεις των μετάλλων που χρησιμοποιήσαμε είναι (μόρια ή συμπλέγματα μορίων , που περιέχουν τα άτομα που απαιτούνται για την ανάπτυξη των nps) αυτό εδώ το σύμπλοκο του cd με το ακετυλ-ακετονικό ανιόν Μεταλλικό σελήνιο ( To Cd ( acac ) 2 είναι υψηλής καθαρότητας χηλικό σύμπλοκο του Cd με το ακετυλακετονάτο ή ακετυλ-ακετονικό ανιόν και είναι διαλυτό σε οργανικούς διαλύτες Το μεταλλικό Se προστίθεται στην αντίδραση συμπλοκοποιημένο με TOP Η ενέργεια που απαιτείται για την αποικοδόμηση των πρόδρομων ενώσεων, εξασφαλίστηκε με θέρμανση του διαλύτη (μπορεί να εξασφαλιστεί και μέσω χημικής αντίδρασης μεταξύ του διαλύτη και των πρόδρομων ενώσεων, ή με συνδυασμό των δύο.) Οι επιφανειοδραστικές ομάδες είναι H ΟΑ μια πρωτοταγής ακόρεστη αμίνη με ένα διπλό δεσμό στη θέση 9-10), που παίζει τριπλό ρόλο, Εκτός από επιφανειοδραστικό αντιδραστήριο, είναι και διαλύτης υψηλού σημείου ζέσεως Και αναγωγικό αντιδραστήριο για το Cdacac2 T ο TOP, το οποίο είναι το μέσον διαλυτοποίησης του Se Στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων, τα μόρια των αμινών είναι προσδεδεμένα στο Cd , ενώ οι φωσφίνες ενώνονται με το Se .
- Αυτή είναι η διάταξη που χρησιμοποιήθηκε για τις συνθέσεις. Η αύξηση του μεγέθους των nps και η εξέλιξη της πυρήνωσης εξαρτώνται και από τις συνθήκες που επικρατούν στον αντιδραστήρα. Απαιτείται καταρχήν προσεκτική επιλογή του είδους και των συγκεντρώσεων των πρόδρομων ενώσεων + επιφανειοδραστικών. Τα επιφανειοδραστικά μόρια, συμβάλλουν στον έλεγχο του μεγέθους των nps , καθώς σχηματίζουν χημικούς δεσμούς με την επιφάνεια των nps, παρεμποδίζοντας έτσι την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη τους. Τα Nps που παρασκευάζονται έχουν καλύτερη κατανομή μεγεθών και είναι ανθεκτικά στην οξείδωση. Επίσης Εείσχυουν τη σταθερότητα κολλοειδών . (Το Se αποτελεί σταθεροποιητικό παράγοντα για τα nps τα διαλυμένα σε οργανικό διαλύτη.) Είναι επίσης απαραίτητο οι συνθέσεις να πραγματοποιούνται σε αδρανή ατμόσφαιρα, με ελεγχόμενη Τ και ρυθμό ανάδευσης, ενώ επίσης πρέπει να ελέγχεται και το χρονικό σημείο εισόδου των πρόδρομων ενώσεων στην αντίδραση. Όλοι αυτοί οι παράγοντες είναι καθοριστικής σημασίας για την εξέλιξη της συνθετικής πορείας, την επιτυχημένη έκβασή της και την παραγωγή nps επιθυμητού μεγέθους. Από αριστερά προς τα δεξιά βλέπετε φωτογραφικά στιγμιότυπα από διαφορετικά χρονικά σημεία της αντίδρασης. Το αρχικά υποκίτρινο και διαφανές μίγμα των αντιδραστηρίων, αλλάζει σταδιακά χρώμα μετά την αύξηση της θερμοκρασίας , γεγονός που υποδηλώνει την πυρήνωση και μεγέθυνση των nps , μέχρι το σημείο που θα έχουν το επιθυμητό βαθυκόκκινο χρώμα, που αντιστοιχέι σε μέγεθος 3-4 nm .
- Για το χαρακτηρισμό των nps χρησιμοποιήθηκαν 4 τεχνικές. TEM Εδώ παρουσιάζεται μια χαρακτηριστική εικόνα ηλ . μικροσκοπίας για το δείγμα nps. Από την εικόνα φαίνεται ότι κατά τη σύνθεση των nps με την παραπάνω τεχνική ο μεγαλύτερος πληθυσμός των nps έχει ομοιόμορφο, σχεδόν σφαιρικό σχήμα Επίσης παρατηρείται στενή κατανομή μεγέθους, με διάμετρο 3.2 nm UV - Vis To φάσμα απορρόφησης περιέχει μια χαρακτηριστική κορυφή απορρόφησης στα 515 nm . Η οποία αποδίδεται στη διέγερση του πρώτου εξιτονίου. Με βάση την κορυφή αυτή το ενεργειακό χάσμα των qd υπολογίζεται στα 2.1 eV περίπου (600 nm ) και είναι μετατοπισμένο προς την μπλε περιοχή του φάσματος σε σχέση με το bulk CdSe, για το οποίο το ενεργειακό χάσμα βρίσκεται στα 1.74 eV (712 nm) . Το γεγονός αυτό οφείλεται στον κβαντικό περιορισμό που εμφανίζεται στις qd Το φάσμα εκπομπής, παρουσιάζει μια ταινία με μέγιστο στα 619 nm (η οποία αντιστοιχεί σε εκπομπή κυανού χρώματος). Για τη διέγερση των nps χρησιμοποιήθηκε ακτινοβολία λ= 515 nm . Η εκπομπή σε αυτό το λ συνδέεται με την ηλεκτρονιακή μετάπτωση από τη ζώνη αγωγιμότητας στη ζώνη σθένους. XRD Η περίθλαση σκόνης ακτίνων X ανέδειξε την εξαγωνική δομή τύπου wurtzite για τα νανοσωματίδια. Στο Σχήμα βλέπουμε το περιθλασίγραμμα ακτίνων Χ για τις κβαντικές τελείες CdSe και για το CdSe μακροσκοπικών διαστάσεων με κρυσταλλική δομή wurtzite , με τις χαρακτηριστικές κορυφές που αντιστοιχούν στα επίπεδα ανάκλασης (100), (002) και (101) στην περιοχή γωνιών από 0 έως 20º, καθώς και των κορυφών που αντιστοιχούν στα επίπεδα (102), (110), (103) και (112), σε μεγαλύτερες γωνίες.
- Για το χαρακτηρισμό των nps χρησιμοποιήθηκαν 4 τεχνικές. TEM Εδώ παρουσιάζεται μια χαρακτηριστική εικόνα ηλ . μικροσκοπίας για το δείγμα nps. Από την εικόνα φαίνεται ότι κατά τη σύνθεση των nps με την παραπάνω τεχνική ο μεγαλύτερος πληθυσμός των nps έχει ομοιόμορφο, σχεδόν σφαιρικό σχήμα Επίσης παρατηρείται στενή κατανομή μεγέθους, με διάμετρο 3.2 nm UV - Vis To φάσμα απορρόφησης περιέχει μια χαρακτηριστική κορυφή απορρόφησης στα 515 nm . Η οποία αποδίδεται στη διέγερση του πρώτου εξιτονίου. Με βάση την κορυφή αυτή το ενεργειακό χάσμα των qd υπολογίζεται στα 2.1 eV περίπου (600 nm ) και είναι μετατοπισμένο προς την μπλε περιοχή του φάσματος σε σχέση με το bulk CdSe, για το οποίο το ενεργειακό χάσμα βρίσκεται στα 1.74 eV (712 nm) . Το γεγονός αυτό οφείλεται στον κβαντικό περιορισμό που εμφανίζεται στις qd Το φάσμα εκπομπής, παρουσιάζει μια ταινία με μέγιστο στα 619 nm (η οποία αντιστοιχεί σε εκπομπή κυανού χρώματος). Για τη διέγερση των nps χρησιμοποιήθηκε ακτινοβολία λ= 515 nm . Η εκπομπή σε αυτό το λ συνδέεται με την ηλεκτρονιακή μετάπτωση από τη ζώνη αγωγιμότητας στη ζώνη σθένους. XRD Η περίθλαση σκόνης ακτίνων X ανέδειξε την εξαγωνική δομή τύπου wurtzite για τα νανοσωματίδια. Στο Σχήμα βλέπουμε το περιθλασίγραμμα ακτίνων Χ για τις κβαντικές τελείες CdSe και για το CdSe μακροσκοπικών διαστάσεων με κρυσταλλική δομή wurtzite , με τις χαρακτηριστικές κορυφές που αντιστοιχούν στα επίπεδα ανάκλασης (100), (002) και (101) στην περιοχή γωνιών από 0 έως 20º, καθώς και των κορυφών που αντιστοιχούν στα επίπεδα (102), (110), (103) και (112), σε μεγαλύτερες γωνίες.
- Για το χαρακτηρισμό των nps χρησιμοποιήθηκαν 4 τεχνικές. TEM Εδώ παρουσιάζεται μια χαρακτηριστική εικόνα ηλ . μικροσκοπίας για το δείγμα nps. Από την εικόνα φαίνεται ότι κατά τη σύνθεση των nps με την παραπάνω τεχνική ο μεγαλύτερος πληθυσμός των nps έχει ομοιόμορφο, σχεδόν σφαιρικό σχήμα Επίσης παρατηρείται στενή κατανομή μεγέθους, με διάμετρο 3.2 nm UV - Vis To φάσμα απορρόφησης περιέχει μια χαρακτηριστική κορυφή απορρόφησης στα 515 nm . Η οποία αποδίδεται στη διέγερση του πρώτου εξιτονίου. Με βάση την κορυφή αυτή το ενεργειακό χάσμα των qd υπολογίζεται στα 2.1 eV περίπου (600 nm ) και είναι μετατοπισμένο προς την μπλε περιοχή του φάσματος σε σχέση με το bulk CdSe, για το οποίο το ενεργειακό χάσμα βρίσκεται στα 1.74 eV (712 nm) . Το γεγονός αυτό οφείλεται στον κβαντικό περιορισμό που εμφανίζεται στις qd Το φάσμα εκπομπής, παρουσιάζει μια ταινία με μέγιστο στα 619 nm (η οποία αντιστοιχεί σε εκπομπή κυανού χρώματος). Για τη διέγερση των nps χρησιμοποιήθηκε ακτινοβολία λ= 515 nm . Η εκπομπή σε αυτό το λ συνδέεται με την ηλεκτρονιακή μετάπτωση από τη ζώνη αγωγιμότητας στη ζώνη σθένους. XRD Η περίθλαση σκόνης ακτίνων X ανέδειξε την εξαγωνική δομή τύπου wurtzite για τα νανοσωματίδια. Στο Σχήμα βλέπουμε το περιθλασίγραμμα ακτίνων Χ για τις κβαντικές τελείες CdSe και για το CdSe μακροσκοπικών διαστάσεων με κρυσταλλική δομή wurtzite , με τις χαρακτηριστικές κορυφές που αντιστοιχούν στα επίπεδα ανάκλασης (100), (002) και (101) στην περιοχή γωνιών από 0 έως 20º, καθώς και των κορυφών που αντιστοιχούν στα επίπεδα (102), (110), (103) και (112), σε μεγαλύτερες γωνίες.
- Για το χαρακτηρισμό των nps χρησιμοποιήθηκαν 4 τεχνικές. TEM Εδώ παρουσιάζεται μια χαρακτηριστική εικόνα ηλ . μικροσκοπίας για το δείγμα nps. Από την εικόνα φαίνεται ότι κατά τη σύνθεση των nps με την παραπάνω τεχνική ο μεγαλύτερος πληθυσμός των nps έχει ομοιόμορφο, σχεδόν σφαιρικό σχήμα Επίσης παρατηρείται στενή κατανομή μεγέθους, με διάμετρο 3.2 nm UV - Vis To φάσμα απορρόφησης περιέχει μια χαρακτηριστική κορυφή απορρόφησης στα 515 nm . Η οποία αποδίδεται στη διέγερση του πρώτου εξιτονίου. Με βάση την κορυφή αυτή το ενεργειακό χάσμα των qd υπολογίζεται στα 2.1 eV περίπου (600 nm ) και είναι μετατοπισμένο προς την μπλε περιοχή του φάσματος σε σχέση με το bulk CdSe, για το οποίο το ενεργειακό χάσμα βρίσκεται στα 1.74 eV (712 nm) . Το γεγονός αυτό οφείλεται στον κβαντικό περιορισμό που εμφανίζεται στις qd Το φάσμα εκπομπής, παρουσιάζει μια ταινία με μέγιστο στα 619 nm (η οποία αντιστοιχεί σε εκπομπή κυανού χρώματος). Για τη διέγερση των nps χρησιμοποιήθηκε ακτινοβολία λ= 515 nm . Η εκπομπή σε αυτό το λ συνδέεται με την ηλεκτρονιακή μετάπτωση από τη ζώνη αγωγιμότητας στη ζώνη σθένους. XRD Η περίθλαση σκόνης ακτίνων X ανέδειξε την εξαγωνική δομή τύπου wurtzite για τα νανοσωματίδια. Στο Σχήμα βλέπουμε το περιθλασίγραμμα ακτίνων Χ για τις κβαντικές τελείες CdSe και για το CdSe μακροσκοπικών διαστάσεων με κρυσταλλική δομή wurtzite , με τις χαρακτηριστικές κορυφές που αντιστοιχούν στα επίπεδα ανάκλασης (100), (002) και (101) στην περιοχή γωνιών από 0 έως 20º, καθώς και των κορυφών που αντιστοιχούν στα επίπεδα (102), (110), (103) και (112), σε μεγαλύτερες γωνίες.
- Για το χαρακτηρισμό των nps χρησιμοποιήθηκαν 4 τεχνικές. TEM Εδώ παρουσιάζεται μια χαρακτηριστική εικόνα ηλ . μικροσκοπίας για το δείγμα nps. Από την εικόνα φαίνεται ότι κατά τη σύνθεση των nps με την παραπάνω τεχνική ο μεγαλύτερος πληθυσμός των nps έχει ομοιόμορφο, σχεδόν σφαιρικό σχήμα Επίσης παρατηρείται στενή κατανομή μεγέθους, με διάμετρο 3.2 nm UV - Vis To φάσμα απορρόφησης περιέχει μια χαρακτηριστική κορυφή απορρόφησης στα 515 nm . Η οποία αποδίδεται στη διέγερση του πρώτου εξιτονίου. Με βάση την κορυφή αυτή το ενεργειακό χάσμα των qd υπολογίζεται στα 2.1 eV περίπου (600 nm ) και είναι μετατοπισμένο προς την μπλε περιοχή του φάσματος σε σχέση με το bulk CdSe, για το οποίο το ενεργειακό χάσμα βρίσκεται στα 1.74 eV (712 nm) . Το γεγονός αυτό οφείλεται στον κβαντικό περιορισμό που εμφανίζεται στις qd Το φάσμα εκπομπής, παρουσιάζει μια ταινία με μέγιστο στα 619 nm (η οποία αντιστοιχεί σε εκπομπή κυανού χρώματος). Για τη διέγερση των nps χρησιμοποιήθηκε ακτινοβολία λ= 515 nm . Η εκπομπή σε αυτό το λ συνδέεται με την ηλεκτρονιακή μετάπτωση από τη ζώνη αγωγιμότητας στη ζώνη σθένους. XRD Η περίθλαση σκόνης ακτίνων X ανέδειξε την εξαγωνική δομή τύπου wurtzite για τα νανοσωματίδια. Στο Σχήμα βλέπουμε το περιθλασίγραμμα ακτίνων Χ για τις κβαντικές τελείες CdSe και για το CdSe μακροσκοπικών διαστάσεων με κρυσταλλική δομή wurtzite , με τις χαρακτηριστικές κορυφές που αντιστοιχούν στα επίπεδα ανάκλασης (100), (002) και (101) στην περιοχή γωνιών από 0 έως 20º, καθώς και των κορυφών που αντιστοιχούν στα επίπεδα (102), (110), (103) και (112), σε μεγαλύτερες γωνίες.
- Από τα αποτελέσματα προκύπτουν τα παρακάτω συμπεράσματα: Η αναγωγή πρόδρομων οργανομεταλλικών ενώσεων Cd και Se , με πρωτοταγείς αλειφατικές αμίνες και τριτοταγείς φωσφίνες, αποτελεί μια αποτελεσματική θερμολυτική μέθοδο για τη σύνθεση επιφανειακά τροποποιημένων νανοκρυσταλλικών σωματιδίων CdSe με στενή κατανομή μεγέθους και ενιαία μορφολογία . Τα νανοσωματίδια CdSe με επιφανειοδραστική κάλυψη TOP / OA που παρασκευάστηκαν έχουν σφαιρικό σχήμα διάμετρ o κατά μέσο όρο ίση με ~3.2 nm εξαγωνική δομή wurtzite και ενεργειακό χάσμα στα 2.1 eV. Τα νανοσωματίδια εμφανίζουν οργανόφιλη συμπεριφορά, λόγω της παρουσίας των υδρόφοβων επιφανειοδραστικών ομάδων στην επιφάνειά τους και σχηματίζουν σε οργανικούς διαλύτες (όπως το τολουόλιο) κολλοειδή διαλύματα που είναι σταθερά για μήνες. Διερευνώντας τις δυνατότητες της μεθόδου για αύξηση της απόδοσης της αντίδρασης, διαπιστώθηκε ότι είναι δυνατόν αυτή να διπλασιαστεί, με διπλασιασμό των αρχικών συγκεντρώσεων των συμμετεχόντων μορίων.
- Στη συνέχεια η μελέτη επικεντρώθηκε στα σύνθετα συστήματα νανοσωματιδίων-υγρών κρυστάλλων, με στόχο τη μελέτη της επίδρασης των nps στις μεταπτώσεις φάσης χειρόμορφων υγρών κρυστάλλων. Χρησιμοποιήθηκαν νανοσωματίδια CdSe, με επιφανειακή τροποποίηση από υδρόφοβες ομάδες ελαϊκής αμίνης (OA) και τριοκτυλοφωσφίνης (TOP). Και ο χειρόμορφος υγρός κρύσταλλος CE8, ο ίδιος που σας έδειξα πριν ότι χρησιμοποιήθηκε και με τα aerosils ο οποίος εμφανίζει και τις τρεις Μπλε φάσεις, αρκετά πάνω από τη θερμοκρασία δωματίου (~140 C) .
- Από όλες τις υγροκρυσταλλικές φάσεις που εμφάνίζει ο CE8 θα ήθελα να σταθώ για λίγο στις Μπλε Φάσεις. Αυτές είναι θερμοδυναμικά σταθερές καταστάσεις χειρόμορφων LCs μεταξύ της Ι και της Ν* φάσης έντονα χειρόμορφων LC . Κατά την ψύξη ενός χειρόμορφου υγρού κρυστάλλου εμφανίζονται μέχρι και τρεις διακριτές φάσεις η Μπλε φάση Ι (BPI)η Μπλε φάση ΙΙ (BPII) η Μπλε φάση ΙΙ I (BPΙΙΙ) . Σε σχέση με την I και τη N* φάση, οι φάσεις αυτές χαρακτηρίζονται από οργάνωση ατελειών και όχι μορίων. Στη BPIII οι ατέλειες δεν εμφανίζουν καμία οργάνωση (περισσότερο συμμετρική φάση) (εμφανίζει μακροσκοπικά ισοτροπικό χαρακτήρα, παρόλο που έχει τοπικά κάποια τάξη) Στις BPII & BPI , που εμφανίζονται σε χαμηλότερη Τ, οι ατέλειες αρχίζουν και οργανώνονται, με αποτέλεσμα η BPII να εμφανίζει κυβική συμμετρία και η BPI τρισδιάστατη κεντροβαρή κυβική συμμετρία Ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά των Μπλε φάσεων είναι το χρώμα τους. Η BPIII έχει μπλε χρώμα και ομιχλώδη μορφή (μπλε ομίχλη). Για τις άλλες δύο φάσεις οι λόγοι της ονομασίας τους παραμένουν καθαρά ιστορικοί, καθώς παρουσιάζουν πολυχρωμία και έχουν τη μορφή πολύχρωμων φολιδωτών διατάξεων. Το χρώμα οφείλεται στην επιλεκτική ανάκλαση κατά Bragg συγκεκριμένων μηκών κύματος. Το χρώμα δείχνει ότι οι BP (Ι και II) εμφανίζουν περιοδική οργάνωση η οποία σχετίζεται με τις απλές έλικες που εμφανίζονται ήδη από την Ν* φάση. Με την άυξηση της θερμοκρασίας , σχηματίζουν κυλίνδρους διπλής ελίκωσης . Η χωρική διευθέτηση των κυλίνδρων διπλής ελίκωσης έχει σαν αποτέλεσμα το σχηματισμό σειρών πλεγματικών ατελειών ( DLs ), που σταθεροποιούν ενεργειακά το σύστημα. Επιπρόσθετα σε αυτές οφείλεται η μεγάλης εμβέλειας οργάνωση που χαρακτηρίζει αυτές τις μεσοφάσεις. Οι Μπλε φάσεις είναι φάσεις οργάνωσης ατελειών και όχι φάσεις οργάνωσης μορίων.
- Παρόλο που οι οπτικές τους ιδιότητες τις κάνουν ενδιαφέρουσες για εφαρμογές, Ωστόσο σταθεροποιούνται σε ένα πολύ στενό θερμοκρασιακό εύρος σε υψηλές Τ . Έχουν υπάρξει πολλές προσπάθειες σταθεροποίησης των Μπλε φάσεων. Μια από αυτές είναι της ομάδας του Kikuchi , οι οποίοι κατάφεραν να σταθεροποιήσουν τη BPI , για μεγάλα θερμοκρασιακά εύρη , σε χειρόμορφα υγροκρυσταλλικά συστήματα που περιέχουν πολυμερή. Μάλιστα αποτελούν την πρώτη ομάδα που πρότεινε έναν θεωρητικό μηχανισμό για να εξηγήσει τη σταθεροποίηση. Υποστήριξαν ότι T α μόρια των πολυμερών δρουν σαν σταθεροποιητικοί παράγοντες της φάσης BPI επειδή συναθροίζονται στους πυρήνες των DL , υιοθετώντας διάταξη τυχαίου σπειράματος, και σχηματίζουν σταθερό πλέγμα ατελειών. Έτσι μειώνεται η ενέργεια που δαπανά το σύστημα για να σταθεροποιήσει το δίκτυο των ατελειών. Οι DL που χαρακτηρίζουν τις Μπλε φάσεις, επιβάλλουν τοπικά ισοτροπική τάξη.Όμως η παρουσία ισοτροπικών περιοχών σε θερμοκρασία μικρότερη από την μακροσκοπική ισοτροπική φάση δεν είναι ενεργειακά προτιμητέα, γεγονός στο οποίο οφείλεται το πολύ στενό θεμοκρασιακό εύρος των Μπλε φάσεων .
- Έτσι λοιπόν αποφασίστηκε να μελετηθεί η Επιδραση των nps Cd S e στις BP των LCs Παρασκευάσθηκαν τρία μίγματα του υγρού κρυστάλλου με νανοσωματίδια. Οι συγκεντρώσεις των μιγμάτων ήταν χ = 0.02, χ = 0.07 και χ = 0.20. Αυτός είναι ο τύπος από τον οποίον υπολογίζεται η συγκέντρωση σαν κλάσμα μάζας. Τα δείγματα μελετήθηκαν με θερμιδομετρία εναλλασσόμενης εισόδου ACC . Δε θα μπω σε περισσότερες λεπτομέρειες όσον αφορά στην τεχνική. Το πλεονέκτημα αυτής της τεχνικής έναντι της DSC και της μικροσκοπίας είναι ότι ο θερμοκρασιακός έλεγχος είναι εξαιρετικός (της τάξης των 50-100 μ K ), οι ρυθμοί σάρωσης αργοί και η δυνατότητα για μέτρηση των μεταβολών της ενθαλπίας μέγιστη, με αποτέλεσμα να εξάγουμε το θερμοκρασιακό εύρος των Μπλε φάσεων με σαφώς μεγαλύτερη ακρίβεια. Ελήφθησαν μετρήσεις τόσο κατά την ψύξη από την Ι φάση όσο και κατά τη θέρμανση των δειγμάτων από την Κρυσταλλική τους φάση . Οι ρυθμοί ψύξης που επιλέγονταν ρυθμίζονται ανάλογα με τις ανάγκες του κάθε πειράματος. Στην περίπτωση του καθαρού υγρού κρυστάλλου, είναι απαραίτητο ο ρυθμός ψύξης να είναι αρκετά αργός,ώστε ο αριθμός των δεδομένων που θα καταγραφεί στις περιοχές που λαμβάνουν χώρα τα απότομα άλματα της θερμοχωρητικότητας να είναι αρκετά μεγάλος. Οι ρυθμοί σάρωσης που επιλέχθηκαν για τη μέτρηση του CE 8 ήταν 1 K / h μακριά από τη θερμοκρασία μετάπτωσης και 200 mK / h κοντά σε αυτήν. Στις περιπτώσεις των μιγμάτων του CE 8 με τα CdSe , οι ρυθμοί σάρωσης επιλέχθηκαν να είναι 1 K / h μακριά από τη θερμοκρασία μετάπτωσης και 250 mK / h κοντά σε αυτήν.
- Παρουσιάζονται στη συνέχεια τα πειραματικά δεδομένα για τη θερμοχωρητικότητα υπό σταθερή πίεση, συναρτήσει της Τ, που προέκυψαν τόσο για τον καθαρό CE8, και για τα μίγματά του με CdSe με χ = 0.02, χ = 0.07 και χ = 0.20. Τα αποτελέσματα είναι από μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν κατά την ψύξη των δειγμάτων από την I στη SmA φάση. Από το θερμόγραμμα του CE8 επιβεβαιώνεται οτι εμφανίζει και τις τρεις Μπλε φάσεις,οι οποίες διαχωρίζονται μεταξύ τους με διακριτές κορυφές. Στην περίπτωση των μιγμάτων τώρα Είναι προφανές ότι η παρουσία των nps στο χειρόμορφο υγροκρυσταλλικό μέσο έχει σημαντική επίδραση στις μεταπτώσεις των BP , τόσο όσον αφορά στο θερμοκρασιακό προφίλ της θερμοχωρητικότητας όσο και στη θερμοκρασία στην οποία εμφανίζονται. Άλλες μεταπτώσεις επηρεάζονται σε μικρότερο και άλλες σε μεγαλύτερο βαθμό. Ι- BPI ΙΙ : είναι η μόνη που διατηρεί το χαρακτήρα της , σε σχέση με τις υπόλοιπες .A ν και ελαφρά μετατοπισμένη , η κορυφή της Cp παραμένει αιχμηρή , και ανάλογη με αυτή που εμφανίζει ο CE 8 , ακόμα και για την πιο μεγάλη συγκέντρωση BPII : η BPII εξαφανίζεται τελείως , ακόμη και για το δείγμα της ελάχιστης συγκέντρωσης BPIII : Το πιο σημαντικό εύρημα είναι η εντυπωσιακή διαπλάτυνση του θερμοκρασιακού εύρους της BPIII , ήδη από τις χαμηλές συγκεντρώσεις των νανοσωματιδίων στον υγρό κρύσταλλο. BPIII - BPI : Η Tc της ΜΦ BPIII - BPI είναι ισχυρά μετατοπισμένη σε χαμηλότερες τιμές, ακόμη και για τη μικρότερη συγκέντρωση νανοσωματιδίων που μελετήθηκε. Αυξανομένης της συγκέντρωσης, η κορυφή της Cp παρουσιάζεται πεπλατυσμένη. Στις δύο χαμηλότερες συγκεντρώσεις είναι αρκετά συμπιεσμένη, ενώ στο δείγμα χ = 0.20 μόλις που διακρίνεται. BPI - N* : Δραματικές είναι και οι επιπτώσεις που παρατηρούνται στην περίπτωση της μετάπτωσης φάσης BPI - N*. Η κορυφή της θερμοχωρητικότητας αλλοιώνεται σε μεγάλο βαθμό, καθώς συμπιέζεται και μετατοπίζεται θερμοκρασιακά σε μικρότερες τιμές. Στο δείγμα με συγκέντρωση χ = 0.20 η συγκεκριμένη μετάπτωση χαρακτηρίζεται από πολύ ασθενή κορυφή. Όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των νανοσωματιδίων CdSe η μετάπτωση BPI - N* παρουσιάζεται στη δεξιά πτέρυγα της Cp κορυφής της μετάπτωσης N *- SmA . Το εύρος της BPIII φάσης δεν επηρεάζεται από φαινόμενα θερμικής υστέρησης και παραμένει σταθερό τόσο κατά την ψύξη όσο και κατά τη θέρμανση των δειγμάτων
- Παρουσιάζονται στη συνέχεια τα πειραματικά δεδομένα για τη θερμοχωρητικότητα υπό σταθερή πίεση, συναρτήσει της Τ, που προέκυψαν τόσο για τον καθαρό CE8, και για τα μίγματά του με CdSe με χ = 0.02, χ = 0.07 και χ = 0.20. Τα αποτελέσματα είναι από μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν κατά την ψύξη των δειγμάτων από την I στη SmA φάση. Από το θερμόγραμμα του CE8 επιβεβαιώνεται οτι εμφανίζει και τις τρεις Μπλε φάσεις,οι οποίες διαχωρίζονται μεταξύ τους με διακριτές κορυφές. Στην περίπτωση των μιγμάτων τώρα Είναι προφανές ότι η παρουσία των nps στο χειρόμορφο υγροκρυσταλλικό μέσο έχει σημαντική επίδραση στις μεταπτώσεις των BP , τόσο όσον αφορά στο θερμοκρασιακό προφίλ της θερμοχωρητικότητας όσο και στη θερμοκρασία στην οποία εμφανίζονται. Άλλες μεταπτώσεις επηρεάζονται σε μικρότερο και άλλες σε μεγαλύτερο βαθμό. Ι- BPI ΙΙ : είναι η μόνη που διατηρεί το χαρακτήρα της , σε σχέση με τις υπόλοιπες .A ν και ελαφρά μετατοπισμένη , η κορυφή της Cp παραμένει αιχμηρή , και ανάλογη με αυτή που εμφανίζει ο CE 8 , ακόμα και για την πιο μεγάλη συγκέντρωση BPII : η BPII εξαφανίζεται τελείως , ακόμη και για το δείγμα της ελάχιστης συγκέντρωσης BPIII : Το πιο σημαντικό εύρημα είναι η εντυπωσιακή διαπλάτυνση του θερμοκρασιακού εύρους της BPIII , ήδη από τις χαμηλές συγκεντρώσεις των νανοσωματιδίων στον υγρό κρύσταλλο. BPIII - BPI : Η Tc της ΜΦ BPIII - BPI είναι ισχυρά μετατοπισμένη σε χαμηλότερες τιμές, ακόμη και για τη μικρότερη συγκέντρωση νανοσωματιδίων που μελετήθηκε. Αυξανομένης της συγκέντρωσης, η κορυφή της Cp παρουσιάζεται πεπλατυσμένη. Στις δύο χαμηλότερες συγκεντρώσεις είναι αρκετά συμπιεσμένη, ενώ στο δείγμα χ = 0.20 μόλις που διακρίνεται. BPI - N* : Δραματικές είναι και οι επιπτώσεις που παρατηρούνται στην περίπτωση της μετάπτωσης φάσης BPI - N*. Η κορυφή της θερμοχωρητικότητας αλλοιώνεται σε μεγάλο βαθμό, καθώς συμπιέζεται και μετατοπίζεται θερμοκρασιακά σε μικρότερες τιμές. Στο δείγμα με συγκέντρωση χ = 0.20 η συγκεκριμένη μετάπτωση χαρακτηρίζεται από πολύ ασθενή κορυφή. Όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των νανοσωματιδίων CdSe η μετάπτωση BPI - N* παρουσιάζεται στη δεξιά πτέρυγα της Cp κορυφής της μετάπτωσης N *- SmA . Το εύρος της BPIII φάσης δεν επηρεάζεται από φαινόμενα θερμικής υστέρησης και παραμένει σταθερό τόσο κατά την ψύξη όσο και κατά τη θέρμανση των δειγμάτων
- Με βάση τα αποτελέσματα από τις μετρήσεις της θερμιδομετρίας, προκύπτει το διάγραμμα φάσης που φαίνεται εδώ. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό σε αυτό το διάγραμμα φάσης είναι η δραματική διεύρυνση της BPIII . Για τον καθαρό υγρό κρύσταλλο η διαφορά θερμοκρασίας είναι ... Αντιθέτως η BPII ακόμη και για τη πιο μικρτή συγκέντρωση νανοσωματιδίων εξαφανίζεται. Τέλος η Ν* και η BPI , επηρεάζονται, αλλά πολύ λιγότερο σε σχέση με τις δύο προηγούμενες φάσεις.
- Στο διάγραμμα φάσης θέρμανσης παρατηρείται επίσης διεύρυνση της BPIII , ενώ η BPII δεν εμφανίζεται καθόλου (μονοτροπική αλληλουχία φάσεων). Παρατηρείται συμφωνία ως προς το εύρος της Μπλε Φάσης ΙΙΙ, ανάμεσα στην ψύξη και θέρμανση των δειγμάτων Αυτό αποδεικνύει ότι έχουμε μια φάση θερμοδυναμικά σταθερή και ότι δεν εμφανίζονται φαινόμενα υπέρψυξης,που μπορεί συχνά να παρερμηνευθούν, ως φαινομενική σταθεροποίηση εύρους. Σε αντίθεση με την παρούσα μελέτη, η μεγάλη πλειονότητα των δημοσιευμένων αποτελεσμάτων, αφορούσε μόνο σε ψύξη δειγμάτων και μάλιστα με γοργούς ρυθμούς σάρωσης.
- Τα nps που έφτιαξα χρησιμοποιήθηκαν από την ομάδα του Jahn Thoen στο Βέλγιο. Μελετήθηκαν μίγματα διαφόρων συγκεντρώσεων των Nps CdSe με τον LC CE6 (χειρόμορφος υγρός κρύσταλλος, που εμφανίζει τις BP σε θερμοκρασίες κοντά στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Επιλέξαμε τον CE6 γιατί θέλαμε επίσης να δούμε τι συμβαίνει στις BP σε ένα μόριο στο οποίο το εύροςτους είναι πάρα πολύ μικρό, της τάξης των ..... Κ. Τα δείγματα μελετήθηκαν με την τεχνική της Αδιαβατικής θερμιδομετρίας Σάρωσης. Από τα διαγράμματα φάσης του CE 6 είναι προφανείς οι ομοιότητες σε σχέση με αυτά του CE 8 και οι αναλογίες στα θερμιδομετρικά αποτελέσματα για τους δύο LCs Όπως και στην περίπτωση του CE 8, υπάρχει διεύρυνση της BPIII και η BPII επίσης εξαφανίζεται. Εδώ η διέυρυνση είναι πολύ μικρή αλλά στην ουσία αποκαλύπτεται ένα φαινόμενο αντίστοιχου μεγέθους, αφού η BPIII διευρύνεται .... Φορές.
- Αντίθετα, σε μετρήσεις ACC σε μίγμα του CE 8 με τα aerosils , τα οποία να υπενθυνίσω ότι είναι επιφανειακά υδρόφιλα nps που έχουν χρησιμοποιηθεί κατα κόρον για μελέτη ΜΦ Δε βλέπουμε στο διάγραμμα φάσης που προκύπτει από τις θερμιδομετρικές μετρήσεις, καμία επίπτωση στη BPIII. τα θερμοκρασιακά όρια των BP ουδόλως επηρεάζονται. ( συγκέντρωση χ = 0.05 , περιοχή μαλακών τοιχωμάτων ( soft network regime ) Η διαφορετική αυτή επίδραση των aerosils σε σχέση με τα νανοσωματίδια CdSe , στη σταθερότητα της BPIII , είναι αποτέλεσμα των διαφορετικών χωρικών τους κατανομών, οι οποίες οφείλονται στην τάση τους για αυτοοργάνωση και στην ασθενέστερη έλξη τους από τις σειρές των πλεγματικών ατελειών, λόγω μεγέθους και επιφανειοδραστικότητας, με αποτέλεσμα να μη μειώνεται αποτελεσματικά ο ενεργοβόρος όρος της ελεύθερης ενέργειας συμπυκνώσεως. Τα πειραματικά αυτά αποτελέσματα έρχονται να ενισχύσουν την άποψη ότι σε μίγματα χειρόμορφων LC με επιφανειοδραστικοποιημένα nps , η διεύρυνση και σταθεροποίηση των BP σχετίζεται με το μέσο μέγεθος και την επιφανειοδραστική κάλυψη των nps που προστίθενται στο LC μίγμα. Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι η αλληλεπίδραση ανάμεσα στις τοπολογικές ατέλειες και τα nps , είναι εντονότερη στις περιπτώσεις που η τοπική τάξη που επιβάλλεται από τα nps είναι όμοια με τη δομή του πυρήνα της ατέλειας. Η νέα αυτή θερμοδυναμική συμπεριφορά έρχεται σε αντίθεση με αυτήν που οφείλεται στη αυτοοργάνωση υδρόφιλων nps aerosils-300 σε LC περιβάλλον.
- Τα αποτελέσματα τράβηξαν το ενδιαφέρον θεωρητικών και σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του S amo Kralj, University of Maribor , Slovenja , Προτάθηκε ένας μηχανισμός ο οποίος ονομάστηκε μηχανισμός μερικής αντικατάστασης του πυρήνα των DL ( Defect Core Replacement – DCR ) Δεν θα μπω σε λεπτομέρειες για τους θεωρητικούς υπολογισμούς, ωστόσο, θα αναφερθώ στα βασικά σημεία του μηχανισμού, ο οποίος, όπως φανερώνει και το όνομά του, προτείνει ότι: Η συσσώρευση των nps στους πυρήνες των γραμμών ατελειών (ισοτροπικού χαρακτήρα), σταθεροποιεί τις γραμές των ατελειών και οδηγεί στη διέυρυνση του θερμοκρασιακού εύρους των BP Η έντονη αλληλεπίδραση ανάμεσα στις τοπολογικές ατέλειες και τα nps CdSe, οφείλεται στο ότι τα nps επιβάλλουν τοπικά ισοτροπική τάξη ( Iso τ΄ξη περιβάλλει τα Nps ), η οποία είναι αντίστοιχη με αυτή που επικρατεί στον πυρήνα των ατελειών. Συμβατότητα ανάμεσα στην αταξία που επικρατεί γύρω από τα Nps και την αταξία δομής των πυρήνω DL. Το ελαστικό πεδίο προωθεί τα nps στους πυρήνες. Η συσσώρευση τους στους πυρήνες, ελαττώνει τηςν ενέργεια ελαστικής παραμόρφωσης και σταθεροποιεί αυτή τη φάση σε μεγάλα θερμοκρασιακά εύρη. Από τα αποτέλεσματα αφάινεται επίσης ότι η σταθεροποίηση των BP σχετίζεται με το μέσο μέγεθος και την επιφανειοδραστική κάλυψη των nps. Η BPIII δεν έχει τάξη γύρω από τις DL τάξη μεγάλης εμβέλειας.
- Μετά από τις Μπλε φάσεις, το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στη μετάπτωση φάσης SmA-SmC* Στην τεχνική Περίθλασης Σκόνης Ακτίνων Χ οι κρυσταλλικές περιοχές του υπό μελέτη δείγματος έχουν τυχαίο προσανατολισμό. Κατά συνέπεια με την τεχνική αυτή μπορούν να εξετασθούν οι ιδιότητες σωματιδίων σε υγρά εναιωρήματα, πολυκρυσταλλικών στερεών και βέβαια μπορεί να γίνει Προσδιορισμός της δομής και της μοριακής τάξης των υγρών κρυστάλλων Όταν μια μονοχρωματική ακτίνα Χ προσπίπτει στην επιφάνεια ενός κρυστάλλου, ανακλάται σχηματίζοντας γωνία θ . Στο Σχήμα 3‑7, ο κρύσταλλος αναπαρίσταται από τις παράλληλες γραμμές που αντιστοιχούν στα ισαπέχοντα κρυσταλλικά επίπεδα. Μέρη της δέσμης ανακλώνται από το επάνω και το κάτω επίπεδο ατόμων κ.ο.κ. Από το σχήμα φαίνεται ότι το μέρος της δέσμης που ανακλάστηκε από το κάτω επίπεδο, διανύει μεγαλύτερη διαδρομή από τη δέσμη που ανακλάστηκε από το πάνω επίπεδο. Η διαφορά διαδρομής των δύο αυτών δεσμών είναι 2 dsin θ . Όταν η διαφορά διαδρομής είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του μήκους κύματος λ θα έχουμε ενισχυτική συμβολή των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Το παραπάνω ισχύει και για ανακλάσεις από ολόκληρη σειρά παράλληλων επιπέδων. Η συνθήκη για την ενισχυτική συμβολή (δηλαδή το μέγιστο του ανακλώμενου κύματος) είναι 2 dsin θ = n λ (n = 1, 2. 3, …) Η σχέση αυτή ονομάστηκε νόμος του Bragg, προς τιμήν του W. L . Bragg, που πρώτος την ανακάλυψε, κατά τη διεξαγωγή πειραμάτων περίθλασης ακτίνων Χ. Οι γωνίες που υπολογίζονται, για δεδομένο d , είναι και οι μόνες γωνίες ανάκλασης. Στις άλλες κατευθύνσεις οι ανακλώμενες ακτίνες αλληλεπιδρούν καταστρεπτικά, με αποτέλεσμα να εξαφανίζονται οι ανακλώμενες δέσμες φωτός. Οι ανακλάσεις που αντιστοιχούν σε n = 1,2,3 κ.λ.π., αναφέρονται σαν 1ης, 2ης, 3ης τάξης κ.ο.κ. Η ένταση των ανακλώμενων ακτίνων μειώνεται, όσο η τάξη τους αυξάνεται.
- Σε πρώτη φάση πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις Θερμιδομετρίας Εναλασσόμενης Εισόδου. Μετρήθηκε ο καθαρός υγρός κρύσταλλος CE 8 και υγροκρυσταλλικά μίγματα του CE 8 με τα νανοσωματίδια CdSe , με συγκεντρώσεις χ = 0.02, 0.07 και 0.20. Κατά την έναρξη κάθε μέτρησης τα δείγματα βρίσκονταν στην ισοτροπική φάση και στη συνέχεια ακολουθούσε ψύξη αυτών με ρυθμό 0.3 Κ h -1 , μέχρι την κρυσταλλική φάση. Στα διαγράμματα του σχήματος, απεικονίζεται η εξάρτηση της θερμοχωρητικότητας C P από τη θερμοκρασία T για εύρος θερμοκρασιών που περιλαμβάνει τις φάσεις από Sm Α μέχρι και HexG *. Η C P του καθαρού υγρού κρυστάλλου CE 8 φαίνεται στο Σχήμα 1Α. Στα υπόλοιπα διαγράμματα του απεικονίζεται η εξάρτηση της Cp από την T , για τα δείγματα που περιέχουν nps CdSe . Εύκολα διακρίνει κανείς ότι η Tc SmA – SmC * μετατοπίζεται προς χαμηλότερες τιμές, καθώς η συγκέντρωση των nps αυξάνεται. Επίσης αλλάζει και η θερμιδομετρική ανωμαλία της μετάπτωσης. Οι μεγάλες ανωμαλίες που φαίνονται στα αριστερά του διαγράμαμτος, είναι οι εξατικές φάσεις, οι οποίες επηρεάζονται πολύ από την παρουσία των nps. … Οι Η ex φάσεις επίσης αλλάζουν δραματικά... Εγώ θα επικεντρωθώ στην A-C *
- Σε πρώτη φάση πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις Θερμιδομετρίας Εναλασσόμενης Εισόδου. Μετρήθηκε ο καθαρός υγρός κρύσταλλος CE 8 και υγροκρυσταλλικά μίγματα του CE 8 με τα νανοσωματίδια CdSe , με συγκεντρώσεις χ = 0.02, 0.07 και 0.20. Κατά την έναρξη κάθε μέτρησης τα δείγματα βρίσκονταν στην ισοτροπική φάση και στη συνέχεια ακολουθούσε ψύξη αυτών με ρυθμό 0.3 Κ h -1 , μέχρι την κρυσταλλική φάση. Στα διαγράμματα του σχήματος, απεικονίζεται η εξάρτηση της θερμοχωρητικότητας C P από τη θερμοκρασία T για εύρος θερμοκρασιών που περιλαμβάνει τις φάσεις από Sm Α μέχρι και HexG *. Η C P του καθαρού υγρού κρυστάλλου CE 8 φαίνεται στο Σχήμα 1Α. Στα υπόλοιπα διαγράμματα του απεικονίζεται η εξάρτηση της Cp από την T , για τα δείγματα που περιέχουν nps CdSe . Εύκολα διακρίνει κανείς ότι η Tc SmA – SmC * μετατοπίζεται προς χαμηλότερες τιμές, καθώς η συγκέντρωση των nps αυξάνεται. Επίσης αλλάζει και η θερμιδομετρική ανωμαλία της μετάπτωσης. Οι μεγάλες ανωμαλίες που φαίνονται στα αριστερά του διαγράμαμτος, είναι οι εξατικές φάσεις, οι οποίες επηρεάζονται πολύ από την παρουσία των nps. … Οι Η ex φάσεις επίσης αλλάζουν δραματικά... Εγώ θα επικεντρωθώ στην A-C *
- Με βάση τα θερμιδομετρικά δεδομένα κατασκευάστηκε το διάγραμμα φάσης για τη θερμοκρασία, συναρτήσει της συγκέντρωσης των nps . Στο Σχήμα φαίνεται η περιοχή του διαγράμματος φάσης που περιλαμβάνει τη μετάπτωση φάσης SmA - SmC * . Χαρακτηρίζεται από απότομη πτώση της γραμμής μετάπτωσης SmA - SmC * , ειδικά στα πολύ μικρά χ. Από εκεί και πέρα τα όρια της αυτής της ΜΦ όπως και τνω άλλων μεταπτώσεων παραμένουν σχετικά σταθερά. Επίσης παρατερείται εξαφάνιση της HexJ * φάσης, ακόμη και για τη μικρότερη συγκέντρωση νανοσωματιδίων (χ = 0.02). O ι γραμμές των μεταπτώσεων SmC *- HexI * και HexI *- HexG * είναι σχετικά σταθερές, εμφανίζοντας μια μικρή μείωση (~2Κ).
- Στη συνέχεια γίνεται η επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων της θερμοχωρητικότητας C P , και μ ετά την αφαίρεση των υποβάθρων προκύπτουν αυτές οι τέσσερεις κορυφές Δ C P - Τ που αντιστοιχούν στην μετάπτωση SmA - SmC *, για τα δείγματα που περιέχουν νανοσωματίδια CdSe και για τον καθαρό υγρό κρύσταλλο. Από τη μελέτη των κορυφών της A-C* προκύπτει ότι η θερμοκρασία της μετάπτωσης μετατοπίζεται σε μικρότερες τιμές Η θερμιδομετρική κορυφή/ανωμαλία συμπιέζεται αυξανομένης της συγκέντρωσης των νανοσωματιδίων Επίσης παρατηρούνται σε αυτό το κομμάτι της καμπύλης φαινόμενα διεύρυνσης
- Για την ανάλυση αυτών των κορυφών καταφύγαμε στο μοντέλο Εκτεταμένου Μέσου Πεδίου ( Extended Mean Field - EMF ), που ευρύτατα έχει χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν για τη μελέτη της μετάπτωσης AC* Το μοντέλο στηρίζεται στη μαθηματική έκφραση της ελεύθερης ενέργειας Landau συναρτήσει της παραμέτρου τάξης θ της SmC * φάσης Υπενθυμίζεται ότι οι παράμετροι a και c είναι θετικές σταθερές, ενώ η b μπορεί να είναι θετική (2ης τάξης μεταπτώσεις φάσης), μηδέν (τρικρίσιμο σημείο) ή αρνητική (1ης τάξεως μεταπτώσεις). Το t είναι η ανηγμένη θερμοκρασία, t =( T - T C )/ T C και το θ είναι η γωνία κλίσης του μεγάλου άξονα των μορίων σε σχέση με την κάθετο στα σμηκτικά επίπεδα. Η προσαρμογή των δεδομένων της Δ C P , γίνεται με την εξίσωση που προκύπτει για τη θερμοχωρητικότητα από την επίλυση του Εκτεταμένου Μοντέλου Μέσου Πεδίου (Dumrongrattana et al. 1986): Το άλμα της θερμοχωρητικότητας A , δηλαδή η τιμή του Δ C P για Τ = Τ C , για μετάπτωση φάσης 2ης τάξης, ορίζεται από τον τύπο ενώ το Τ m , που είναι το μέτρο της θερμοκρασιακής απόστασης από το TCP , δίνεται από την εξίσωση
- Στην περίπτωση του καθαρού CE8 , η καμπύλη C P - T αντιστοιχεί σε μια Landau -Μέσου Πεδίου μετάπτωση με τρικρίσιμο χαρακτήρα, αναμενόμενο και από παλαιότερα αποτελέσματα (Kutnjak et al. 2002; Cordoyiannis et al. 2005b). Λαμβάνει χώρα σε Τ C = 357.78K. Στην περίπτωση των μιγμάτων με τα νανοσωματίδια CdSe , η κορυφή C P συμπιέζεται, όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των ναναοσωματιδίων, χάνοντας σε σημαντικό βαθμό το ενθαλπικό της περιεχόμενο, χωρίς να χάνει το χαρακτήρα Μέσου Πεδίου-Landau, αλλά αντιθέτως ισχυροποιώντας τον. Μόνο στην περίπτωση του μίγματος χαμηλότερης συγκέντρωσης ( χ = 0.02) διατηρείται σε μεγάλο βαθμό το σχήμα της καμπύλης της θερμοχωρητικότητας, ενώ στα μίγματα με συγκεντρώσεις χ = 0.07 και χ = 0.20 αποκτά ξεκάθαρα βαθμιδωτή μορφή (step-like transition). Στον Πίνακα, αναγράφονται τα αποτελέσματα για τις τιμές των παραμέτρων προσαρμογής, από όπου φαίνεται ότι μειώνεται σταδιακά η τιμή του άλματος της θερμοχωρητικότητας Α Ταυτόχρονα οι τιμές της Τm σε σχέση με την T c δείχνουν ότι όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των νανοσωματιδίων CdSe , η μετάπτωση απομακρύνεται θερμοκρασιακά από το τρικρίσιμο σημείο. Ο χαρακτήρας της μετάπτωσης από Μέσου Πεδίου κοντά σε τρικρίσιμο σημείο, εξελίσσεται σταδιακά σε Μέσου Πεδίου. Οι τιμές της θερμοκρασίας μετάπτωσης, φαίνεται να επηρεάζονται σημαντικά από την παρουσία των νανοσωματιδίων CdSe . Στην τελευταία στήλη του πίνακα παρουσιάζονται οι τιμές Δ Τ = Τ- Tc , που για τις συγκεντρώσεις χ = 0.02 , χ = 0.07 και χ = 0.20 βρέθηκαν αντιστοίχως ίσες με 11.9, 14.8 και 20.3 K . Τέλος ο παράγοντας C του όρου της θερμοχωρητικότητας για Τ > Τ c , λαμβάνει μηδενικές ή πολύ μικρές θετικές τιμές, υποδεικνύοντας ότι η θερμοχωρητικότητα αναμένεται να παρουσιάζει γραμμική συμπεριφορά, μηδενική ή με πολύ μικρή θετική κλίση. Παρόλο που στα θερμογράμματα του Σχήματος 5-6 πάνω από τη θερμοκρασία της μετάπτωσης Τ c , ένα μικρό εύρος σημείων εμφανίζει μη γραμμική συμπεριφορά, αυτό μπορεί να θεωρηθεί αναμενόμενο, καθώς παρατηρείται συχνά για μεταπτώσεις SmA - SmC (Boerio-Goates et al. 1990; Meichle & Garland 1983) και αποδίδεται είτε σε τοπική εμφάνιση ανομοιογένειας ή σε πολύ ασθενείς προμεταπτωτικές διακυμάνσεις. Για το λόγο αυτό ένα μικρό εύρος σημείων γύρω από τη θερμοκρασία μετάπτωσης εξαιρείται από την προσαρμογή (0.3 Κ, 0.5 K και 0.9 K για τα δείγματα με συγκεντρώσεις 00.02, 0.07 και 0.20 αντίστοιχα).
- Επίσης δεν εμφανίζονται προμεταπτωτικά φαινόμενα στην παράμετρο τάξης δεν εμφανίζονται. Τρικρίσιμο σημείο λέγεται το σημείο στο οποίο μια γραμμή μετάπτωσης 1 ης τάξης μεταπίπτει σε 2 ης τάξης, λόγω παρουσίας πεδίουσυζευγμένου με την αλληλεπίδραση που καθοδηγεί τη μετάπτωση. Στην περίπτωσή μας η εγγύτητα στο τρικρίσιμο σημείο, μεταξύ άλλων, καθορίζεται από την ισχύ της σύζευξης της παραμέτρου τάξης θ , με τη συμπίεση που μπορούν να υποστούν τα σμηκτικά επίπεδα. Η συμπίεση που μπορούν να υποστούν τα σμηκτικά επίπεδα εκφράζεται από τη σταθερά Β e (ελαστική σταθερά συμπίεσης των σμηκτικών επιπέδων). Το Β e εμφανίζεται στην τροποποιημένη έκφραση της σταθεράς του τέταρτου όρου της ελεύθερης ενέργειας, b : Στον παραπάνω τύπο b 0 είναι η αρχική τιμή της σταθεράς λ . Το bo δείχνει πόσο ισχυρή σύζευξη υπάρχει ανάμεσα στη γωνία κλίσης θ και στη συμπίεση των σμηκτικών επιπέδων (De Gennes & Prost 1995). Η τάση της μετάπτωσης να αποκτήσει χαρακτήρα Μέσου Πεδίου-Landau, σε συνδυασμό με τη μείωση του άλματος της θερμοχωρητικότητας Δ CP , είναι ενδεικτικά της ανελαστικότητας που αποκτούν τα σμηκτικά επίπεδα. Στο ίδιο συμπέρασμα κατέληξε και η μελέτη των Ro s hi et al. στην προσπάθεια να δοθεί μια εξήγηση στα αντίστοιχα πειραματικά αποτελέσματα. Μια άλλη ενδιαφέρουσα παρατήρηση, είναι η μετατόπιση της θερμοκρασίας μετάπτωσης TC σε μικρότερες τιμές. Αν συγκρίνει κανείς τις τιμές της μετατόπισης Δ Τ της TC , διαπιστώνει ότι βρίσκονται πολύ κοντά στις τιμές της μεταβολής του εύρους της BPIII . Η συμπίεση των TC για τη μετάπτωση φάσης SmA - SmC *, οφείλεται επομένως στη διεύρυνση του θερμοκρασιακού εύρους της BPIII . Το φαινόμενο αυτό δεν έχει παρατηρηθεί στην περίπτωση των συστημάτων CE 8+ aerosils (Roshi et al. 2005), ούτε στην περίπτωση των συστημάτων 7Ο.4 + aerosils (Iannacchione et al. 1998).
- Από το σχήμα φαίνεται ότι η προσαρμογή με βάση το EMF είναι αρκετά ικανοποιητική, για τα πειραματικά δεδομένα ( εκτός από ένα εύρος σημείων που βρίσκεται πολύ κοντά στην Tc ) Στον Πίνακα φαίνονται οι τιμές των παραμέτρων R , to και Tc , που προκύπτουν από την προσαρμογή του μοντέλου EMF στα δεδομένα για τον καθαρό υγρό κρύσταλλο. Αυτό οφείλεται στην αδυναμία προσδιορισμού της Tc με μεγάλη ακρίβεια από τα πειραματικά δεδομένα. Για την καλύτερη προσαρμογή του μοντέλου θα ήταν απαραίτητος ένας σαφώς μεγαλύτερος αριθμός πειραματικών δεδομένων πολύ κοντά στη θερμοκρασία μετάπτωσης . Α’ Περίπτωση (συνεχής γραμμή) R = 96.43, t ο = 0.00724 και Tc = 357.88. Οι τιμές αυτές των to και Tc είναι πολύ κοντά στις τιμές που προκύπτουν από τη θερμιδομετρία ( to = 0.00788 και Tc = 357.78). Η μεγάλη τιμή του R (~100) δείχνει ότι ο συντελεστής c του όρου 6ης τάξης δεν είναι απαραίτητος για την έκφραση της ελεύθερης ενέργειας (συμπεριφορά Μέσου Πεδίου), ενώ η πολύ μικρή τιμή του to δείχνει ακριβώς το αντίθετο και τοποθετεί τη μετάπτωση πολύ κοντά στο τρικρίσιμο σημείο. Β’ περίπτωση (διακεκομμένη γραμμή) R = 1.6, t ο = 3.4 10-6 και Tc = 347.10 Κ Εδώ οι τιμές του R και του to , βρίσκονται σε συμφωνία και δείχνουν συμπεριφορά Μέσου Πεδίου κοντά σε τρικρίσιμο σημείο. Λόγω της πυκνότητας των δεδομένων κοντά στην Tc , δεν μπορεί να επιτευχθέι ο ακριβής προσδιορισμός της θερμοκρασίας μετάπτωσης.
- Παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα της τεχνικής περίθλασης ακτίνων Χ, σκοπός των οποίων είναι η παρακολούθηση της συμπεριφοράς της θ (tilt angle) συναρτήσει της Τ. Η γωνία κλίσης θ αποτελεί την παράμετρο τάξης της μετάπτωσης SmA-SmC*. Τα προφίλ της παραμέτρου τάξης συναρτήσει της Τ φαίνεται στο σχήμα. Φαίνεται ότι η αύξηση της συγκέντρωσης των κβαντικών τελειών στον υγρό κρύσταλλο δεν επηρεάζει τη συμπεριφορά της παραμέτρου τάξης. Η προσαρμογή των δεδομένων της γωνίας κλίσης γίνεται με βάση το μοντέλο EMF , το οποίο περιγράφεται απο την εξίσωση Το tο ισούται με... και έχει ιδιαίτερη σημασία για μεταπτώσεις φάσης 2ης τάξης. Είναι το μέτρο της θερμοκρασιακής απόστασης από το τρικρίσιμο σημείο. Καθορίζει πότε το σύστημα μεταβαίνει από μια Μέσου Πεδίου-Landau συμπεριφορά ( t0 1 ), για την οποία δεν είναι απαραίτητος ο όρος 6ης τάξης c, σε τρικρίσιμη συμπεριφορά ( t0 1 ), η οποία απαιτεί για την περιγραφή της και τον όρο 6ης τάξης, όπως προβλέπεται από το μοντέλο EMF. Η τιμή του tο προσδιορίζει δυνητικά πόσο κοντά ή μακριά βρίσκεται η μετάπτωση από το τρικρίσιμο σημείο.
- Παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα της τεχνικής περίθλασης ακτίνων Χ, σκοπός των οποίων είναι η παρακολούθηση της συμπεριφοράς της θ (tilt angle) συναρτήσει της Τ. Η γωνία κλίσης θ αποτελεί την παράμετρο τάξης της μετάπτωσης SmA-SmC*. Τα προφίλ της παραμέτρου τάξης συναρτήσει της Τ φαίνεται στο σχήμα. Φαίνεται ότι η αύξηση της συγκέντρωσης των κβαντικών τελειών στον υγρό κρύσταλλο δεν επηρεάζει τη συμπεριφορά της παραμέτρου τάξης. Η προσαρμογή των δεδομένων της γωνίας κλίσης γίνεται με βάση το μοντέλο EMF , το οποίο περιγράφεται απο την εξίσωση Το tο ισούται με... και έχει ιδιαίτερη σημασία για μεταπτώσεις φάσης 2ης τάξης. Είναι το μέτρο της θερμοκρασιακής απόστασης από το τρικρίσιμο σημείο. Καθορίζει πότε το σύστημα μεταβαίνει από μια Μέσου Πεδίου-Landau συμπεριφορά ( t0 1 ), για την οποία δεν είναι απαραίτητος ο όρος 6ης τάξης c, σε τρικρίσιμη συμπεριφορά ( t0 1 ), η οποία απαιτεί για την περιγραφή της και τον όρο 6ης τάξης, όπως προβλέπεται από το μοντέλο EMF. Η τιμή του tο προσδιορίζει δυνητικά πόσο κοντά ή μακριά βρίσκεται η μετάπτωση από το τρικρίσιμο σημείο.
- Σε μίγματα με CdSe δεν καταγράφονται προμεταπτωτικά φαινόμενα και συμπίεση της γωνίας κλίσης των σμηκτικών επιπέδων
- Από τη στιγμή που διαπιστώσαμε τις διαφορές ανάμεσα στα cdse και τα συστήματα με aerosils , και φάνηκε ότι το είδος της επιφανειακής δραστικοποίησης, είναι μια παράμετρος που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το είδος της αλληλεπίδρασης (χωρίς να αποκλείονται ότι και άλλοι παράγοντες, όπως το σχήμα των νανοσωματιδίων μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο), Αποφασίσαμε να μελετήσουμε νανοσύνθετα LC συστήματα με κβαντικές τελείες με διάφορετικές επιφανειοδραστικές ομάδες. Έτσι πραγματοποίήθηκαν χημικες σύνθεσεις κβαντικών τελειών CdSe με αμίνες με διάφορα μήκη ανθρακικής αλυσίδας, ή με αρωματικά μόρια, που έγιναν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής είναι ένα βήμα προς αυτήν την κατεύθυνση, και σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων των κβαντικών τελειών σε τον χειρόμορφο υγρό κρλυσταλλο, δημιουργούν παρακαταθήκες σε ένα πεδίο που από ότι φαίνεται είναι πολύ γόνιμο και θα δώσει πολλά και στο μέλλον. . Αλλάζοντας τις παραμέτρους της αντίδρασης μπορεί να συντεθούν νανοσωματίδια διαφορετικού μεγέθους. Με την ίδια μέθοδο πραγματοποιήθηκαν επίσης συνθέσεις νανοσωματιδίων CdSe με ΤΟ P /οκτυλαμίνη, TOP /δωδεκυλαμίνη, TOP /οκταδεκυλαμίνη και TPP / TPA , με κατάλληλη προσαρμογή των πειραματικών παραμέτρων. Από το χαρακτηρισμό των νανοσωματίδιων αυτών φάνηκε ότι στην περίπτωση της αντικατάστασης της ελαϊκής αμίνης με αλειφατικές αμίνες, με διάφορα μήκη ευθείας ανθρακικής αλυσίδας, προκύπτουν νανοκρύσταλλοι σφαιρικού σχήματος, με δομή wurtzite και μεγέθη μέχρι ~3.4 nm . Όλες οι χημικές συνθέσεις πραγματοποιήθηκαν σε αδρανή ατμόσφαιρα, με ελεγχόμενη θερμοκρασία και ρυθμό ανάδευσης, παράγοντες που είναι πολύ σημαντικοί για την επιτυχημένη έκβαση της αντίδρασης και την παραγωγή νανοσωματιδίων με το επιθυμητό μέγεθος.
- Από τη στιγμή που διαπιστώσαμε τις διαφορές ανάμεσα στα cdse και τα συστήματα με aerosils , και φάνηκε ότι το είδος της επιφανειακής δραστικοποίησης, είναι μια παράμετρος που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το είδος της αλληλεπίδρασης (χωρίς να αποκλείονται ότι και άλλοι παράγοντες, όπως το σχήμα των νανοσωματιδίων μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο), Αποφασίσαμε να μελετήσουμε νανοσύνθετα LC συστήματα με κβαντικές τελείες με διάφορετικές επιφανειοδραστικές ομάδες. Έτσι πραγματοποίήθηκαν χημικες σύνθεσεις κβαντικών τελειών CdSe με αμίνες με διάφορα μήκη ανθρακικής αλυσίδας, ή με αρωματικά μόρια, που έγιναν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής είναι ένα βήμα προς αυτήν την κατεύθυνση, και σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων των κβαντικών τελειών σε τον χειρόμορφο υγρό κρλυσταλλο, δημιουργούν παρακαταθήκες σε ένα πεδίο που από ότι φαίνεται είναι πολύ γόνιμο και θα δώσει πολλά και στο μέλλον. . Αλλάζοντας τις παραμέτρους της αντίδρασης μπορεί να συντεθούν νανοσωματίδια διαφορετικού μεγέθους. Με την ίδια μέθοδο πραγματοποιήθηκαν επίσης συνθέσεις νανοσωματιδίων CdSe με ΤΟ P /οκτυλαμίνη, TOP /δωδεκυλαμίνη, TOP /οκταδεκυλαμίνη και TPP / TPA , με κατάλληλη προσαρμογή των πειραματικών παραμέτρων. Από το χαρακτηρισμό των νανοσωματίδιων αυτών φάνηκε ότι στην περίπτωση της αντικατάστασης της ελαϊκής αμίνης με αλειφατικές αμίνες, με διάφορα μήκη ευθείας ανθρακικής αλυσίδας, προκύπτουν νανοκρύσταλλοι σφαιρικού σχήματος, με δομή wurtzite και μεγέθη μέχρι ~3.4 nm . Όλες οι χημικές συνθέσεις πραγματοποιήθηκαν σε αδρανή ατμόσφαιρα, με ελεγχόμενη θερμοκρασία και ρυθμό ανάδευσης, παράγοντες που είναι πολύ σημαντικοί για την επιτυχημένη έκβαση της αντίδρασης και την παραγωγή νανοσωματιδίων με το επιθυμητό μέγεθος.
- Από τη στιγμή που διαπιστώσαμε τις διαφορές ανάμεσα στα cdse και τα συστήματα με aerosils , και φάνηκε ότι το είδος της επιφανειακής δραστικοποίησης, είναι μια παράμετρος που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το είδος της αλληλεπίδρασης (χωρίς να αποκλείονται ότι και άλλοι παράγοντες, όπως το σχήμα των νανοσωματιδίων μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο), Αποφασίσαμε να μελετήσουμε νανοσύνθετα LC συστήματα με κβαντικές τελείες με διάφορετικές επιφανειοδραστικές ομάδες. Έτσι πραγματοποίήθηκαν χημικες σύνθεσεις κβαντικών τελειών CdSe με αμίνες με διάφορα μήκη ανθρακικής αλυσίδας, ή με αρωματικά μόρια, που έγιναν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής είναι ένα βήμα προς αυτήν την κατεύθυνση, και σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων των κβαντικών τελειών σε τον χειρόμορφο υγρό κρλυσταλλο, δημιουργούν παρακαταθήκες σε ένα πεδίο που από ότι φαίνεται είναι πολύ γόνιμο και θα δώσει πολλά και στο μέλλον. . Αλλάζοντας τις παραμέτρους της αντίδρασης μπορεί να συντεθούν νανοσωματίδια διαφορετικού μεγέθους. Με την ίδια μέθοδο πραγματοποιήθηκαν επίσης συνθέσεις νανοσωματιδίων CdSe με ΤΟ P /οκτυλαμίνη, TOP /δωδεκυλαμίνη, TOP /οκταδεκυλαμίνη και TPP / TPA , με κατάλληλη προσαρμογή των πειραματικών παραμέτρων. Από το χαρακτηρισμό των νανοσωματίδιων αυτών φάνηκε ότι στην περίπτωση της αντικατάστασης της ελαϊκής αμίνης με αλειφατικές αμίνες, με διάφορα μήκη ευθείας ανθρακικής αλυσίδας, προκύπτουν νανοκρύσταλλοι σφαιρικού σχήματος, με δομή wurtzite και μεγέθη μέχρι ~3.4 nm . Όλες οι χημικές συνθέσεις πραγματοποιήθηκαν σε αδρανή ατμόσφαιρα, με ελεγχόμενη θερμοκρασία και ρυθμό ανάδευσης, παράγοντες που είναι πολύ σημαντικοί για την επιτυχημένη έκβαση της αντίδρασης και την παραγωγή νανοσωματιδίων με το επιθυμητό μέγεθος.
- Από τη στιγμή που διαπιστώσαμε τις διαφορές ανάμεσα στα cdse και τα συστήματα με aerosils , και φάνηκε ότι το είδος της επιφανειακής δραστικοποίησης, είναι μια παράμετρος που καθορίζει σε μεγάλο βαθμό το είδος της αλληλεπίδρασης (χωρίς να αποκλείονται ότι και άλλοι παράγοντες, όπως το σχήμα των νανοσωματιδίων μπορεί να παίζουν σημαντικό ρόλο), Αποφασίσαμε να μελετήσουμε νανοσύνθετα LC συστήματα με κβαντικές τελείες με διάφορετικές επιφανειοδραστικές ομάδες. Έτσι πραγματοποίήθηκαν χημικες σύνθεσεις κβαντικών τελειών CdSe με αμίνες με διάφορα μήκη ανθρακικής αλυσίδας, ή με αρωματικά μόρια, που έγιναν στα πλαίσια της παρούσας διατριβής είναι ένα βήμα προς αυτήν την κατεύθυνση, και σε συνδυασμό με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων των κβαντικών τελειών σε τον χειρόμορφο υγρό κρλυσταλλο, δημιουργούν παρακαταθήκες σε ένα πεδίο που από ότι φαίνεται είναι πολύ γόνιμο και θα δώσει πολλά και στο μέλλον. . Αλλάζοντας τις παραμέτρους της αντίδρασης μπορεί να συντεθούν νανοσωματίδια διαφορετικού μεγέθους. Με την ίδια μέθοδο πραγματοποιήθηκαν επίσης συνθέσεις νανοσωματιδίων CdSe με ΤΟ P /οκτυλαμίνη, TOP /δωδεκυλαμίνη, TOP /οκταδεκυλαμίνη και TPP / TPA , με κατάλληλη προσαρμογή των πειραματικών παραμέτρων. Από το χαρακτηρισμό των νανοσωματίδιων αυτών φάνηκε ότι στην περίπτωση της αντικατάστασης της ελαϊκής αμίνης με αλειφατικές αμίνες, με διάφορα μήκη ευθείας ανθρακικής αλυσίδας, προκύπτουν νανοκρύσταλλοι σφαιρικού σχήματος, με δομή wurtzite και μεγέθη μέχρι ~3.4 nm . Όλες οι χημικές συνθέσεις πραγματοποιήθηκαν σε αδρανή ατμόσφαιρα, με ελεγχόμενη θερμοκρασία και ρυθμό ανάδευσης, παράγοντες που είναι πολύ σημαντικοί για την επιτυχημένη έκβαση της αντίδρασης και την παραγωγή νανοσωματιδίων με το επιθυμητό μέγεθος.