×
09.05.2019
219.017.4cc1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОПАЛОВЫХ ПЛЕНОК

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано для получения фотонно-кристаллических материалов из наночастиц кремнезема. Из полученной методом гидролиза тетраэтоксисилана спиртовой суспензии монодисперсных сферических частиц кремнезема седиментацией или центрифугированием осаждают монодисперсные сферические частицы кремнезема и затем удаляют спиртовую среду. Осадок монодисперсных сферических частиц кремнезема диспергируют в диметилсульфоксиде в объемном соотношении 1:1. Полученную вторичную суспензию с введенным в нее изопропиловым спиртом в количестве 0,25-0,5 от объема суспензии наносят на поверхность твердой подложки в виде пленки. Изобретение позволяет получать фотонно-кристаллические опаловые пленки высокого качества. 1 з.п. ф-лы.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к области получения фотонно-кристаллических материалов, в частности фотонно-кристаллических пленок из наночастиц кремнезема.

Уровень техники

Известен способ нанокристаллизации монокристаллических опаловых пленок в области подвижного мениска на твердые подложки из лиофобных суспензий монодисперсных сферических частиц кремнезема (МСЧК) в этиловом спирте в присутствии электролита - гидрата аммония (H4OH), получаемых гидролизом тетраэтоксисилана (ТЭОС). Калинин Д.В., Плеханов А.И., Сердобинцева В.В., акад. Шабанов В.Ф. // ДАН. 2007. Т.413. №3. С.329-331 [1].

В этом методе образование фотонно-кристаллической (ФК) пленки происходит путем нанокристаллизации взаимодействующих заряженных МСЧК в растворе электролита, что сопровождается обычно появлением дефектов - сбоев укладки частиц, доменов, двойников и микротрещин, возникающих на этапе сушки пленки. Применение высокомонодисперсных суспензий МСЧК и коррекция электролитного состава дисперсионной среды суспензии позволяет получать монокристаллические ФК опаловые пленки и снизить количество микротрещин, но радикальное решение проблемы трещин при получении ФК пленок путем нанокристаллизации ФК пленок из лиофобных суспензий методом подвижного мениска невозможно. Наличие трещин отмечается во всех публикациях, посвященных получению пленочных ФК материалов на основе опала из спиртовых или водных суспензий, например Vlasov Y.A., Xiang-Zheng Во., James C.Sturm., Norris D.J. // Nature. 2001. V.414. №15. P.289-293 [2]; Colvin V.L., MRS BULLETIN/AUGUST. 2001.P.637-641 [3].

Задачей изобретения является создание нового способа получения монокристаллических ФК опаловых пленок более высокого качества.

Раскрытие изобретения

Сущность изобретения состоит в том, что в отличие от известного способа получения ФК опаловых пленок, включающего получение лиофобной спиртовой суспензии (МСЧК) методом гидролиза ТЭОС и далее нанокристаллизации ФК пленок из этой суспензии на твердой подложке в области подвижного мениска, предлагается новый способ, включающий осаждение МСЧК в данной спиртовой лиофобной суспензии, которую можно назвать первичной, и затем удаление спиртовой дисперсионной среды, после чего осадок МСЧК вновь диспергируют в диметилсульфоксиде (ДМСО) - (СН3)2SO и получают новую вторичную лиофильную суспензию, которую затем наносят на поверхность твердой подложки в виде жидкой пленки, причем для улучшения смачиваемости и равномерного нанесения на поверхность подложки вторичной суспензии предварительно вводят в нее поверхностно-активное вещество (ПАВ) из класса смачивателей, а именно изопропиловый спирт.

Монокристаллическая опаловая пленка без микротрещин и дефектов с толщиной до 5-7 микрон (до 35 слоев МСЧК) образуется путем укладки МСЧК в регулярную структуру под действием гравитационных сил, в процессе испарения ДМСО из жидкой пленки.

Осадок сферических частиц кремнезема диспергируют в ДМСО в объемном соотношени 1:1, а в качестве смачивателя используют изопропиловый спирт в количестве 0,25-0,5 от объема суспензии.

Замена спиртовой дисперсионной среды в лиофобных суспензиях МСЧК на ДМСО ведет к получению термодинамически устойчивых суспензий, имеющих свойства, характерные для лиофильных коллоидных систем.

Пример осуществления способа

Методом гидролиза тетраэтоксисилана в этиловом спирте в присутствии электролита - гидрата аммония (NH4OH) - получают лиофобную суспензию МСЧК, из которой путем спонтанной нанокристаллизации с участием седиментации или центрифугированием получают нанокристаллический осадок. Чтобы получить вторичную суспензию, центрифугат удаляют и осадок диспергируют в ДМСО. Для этого к осадку приливают ДМСО в объеме равном объему осадка и осадок механически размешивают в ДМСО. Затем в суспензию вводят смачиватель - изопропиловый спирт в объемном соотношении суспензия - смачиватель в пределах 2:1-4:1. Полученную суспензию используют для получения ФК пленок. Для этого наносят ровный тонкий слой суспензии (толщиной 0,05-0,1 мм) на плоскую поверхность. Формирование ФК опаловой пленки происходит в процессе сушки пленки суспензии в нормальных условиях на воздухе. Время сушки составляет 1- 2 суток в зависимости от толщины первичной пленки суспензии.

Опаловая ФК пленка имеет однородную яркую дифракционную окраску и блестящую лаковую поверхность. Коэффициент отражения дифрагированного луча, измеренный на спектрофотометре «Shimadzu - UV2501PC», достигает 96%, что свидетельствует об однородности структуры и высоком оптическом качестве пленке. Электронно-микроскопические исследования на сканирующем микроскопе показывают отсутствие доменов, двойников, сбоев структуры и микротрещин.

Описанный новый подход к синтезу ФК-пленок открывает возможность получения более качественных структур первичного монокристаллического ФК материала без микротрещин разрыва. Кроме того, предлагаемый способ получения ФК пленок более прост в осуществлении.

Источники информации

1. Калинин Д.В., Плеханов А.И., Сердобинцева В.В., акад. Шабанов В.Ф. // ДАН. 2007. Т.413. №3. С.329-331.

2. Vlasov Y.A., Xiang-Zheng Bo., James C.Sturm., Norris D.J. // Nature. 2001. V.414. №15. Р.289-293.

3. Colvin V.L., MRS BULLETIN/AUGUST. 2001. P.637-641.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-8 of 8 items.
10.09.2013
№216.012.67d7

Способ активации дрожжей

Способ активации дрожжей предусматривает введение в суспензию хлебопекарных дрожжей раствора нанозоля частиц аморфного кремнезема с размером частиц 6-7 нм, который перед использованием разбавляют дистиллированной водой или физиологическим раствором NaCl в воде с концентрацией NaCl 0,9% до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492230
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.07.2014
№216.012.e11d

Способ получения минеральной кремниевой воды

Изобретение относится к способу получения минеральной кремниевой воды (МКВ), предназначенной для применения в медицинских целях. Способ получения включает гидролиз тетраэтоксисилана в смеси ТЭОС : этанол : вода, подкисленная HCl. Нанозоль получают при температуре 55-65°С в течение 1,5 часов с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523415
Дата охранного документа: 20.07.2014
15.03.2019
№219.016.e07b

Способ получения композиционных оптических хемосенсорных пленок

Изобретение относится к нанотехнологиям, в частности к получению оптических структурированных хемосенсорных пленок на основе фотонно-кристаллической опаловой матрицы, которые могут найти применение при экспрессном анализе вредных примесей. Готовую пленку-матрицу с размером монодисперсных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399584
Дата охранного документа: 20.09.2010
15.03.2019
№219.016.e12d

Способ получения модифицированных оптических хемосенсорных пленок на основе кремнезема

Изобретение относится к нанотехнологиям, в частности к способу получения оптических структурированных хемосенсорных пленок на основе частиц кремнезема размером 5-8 нм с модифицированной поверхностью. Способ включает получение нанозоля сферических частиц кремнезема размером 5-8 нм из смеси:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002433084
Дата охранного документа: 10.11.2011
29.03.2019
№219.016.f4d4

Способ получения наночастиц кремнезема

Изобретение относится к получению наночастиц кремнезема. Способ включает получение нанозоля кремнезема путем гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) при соотношении ТЭОС : этанол : вода, подкисленная HCl до рН 1,5-2, = 1:5:6 и созревание нанозоля. Созревание нанозоля проводят в течение двух часов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002426692
Дата охранного документа: 20.08.2011
04.04.2019
№219.016.fc62

Способ получения хемосенсорных пленок

Изобретение относится к способу получению структурированных хемосенсорных пленок на основе наночастиц кремнезема, модифицированного органическими растворителями, который включает получение золя сферических частиц кремнезема, модификацию полученного золя органическим красителем, нанесение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002370310
Дата охранного документа: 20.10.2009
17.04.2019
№219.017.15c1

Способ получения композиционной оптической хемосенсорной пленки

Изобретение относится к нанотехнологиям, в частности к получению водостойких и термостойких структурированных хемосенсорных пленок на основе фотонно-кристаллической опаловой матрицы, которые могут найти применение при экспрессном анализе вредных примесей в газообразных и жидких отходах. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399585
Дата охранного документа: 20.09.2010
09.05.2019
№219.017.4c63

Способ упрочнения фотонно-кристаллических пленок на основе монодисперсных сферических частиц кремнезема

Изобретение может быть использовано в химической и электронной промышленности. Фотонно-кристаллические пленки (ФК) на основе монодисперсных сферических частиц кремнезема упрочняют погружением готовых пленок в спиртовый нанозоль кремнезема на короткое время и затем сушат. Нанозоль готовят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399586
Дата охранного документа: 20.09.2010
+ добавить свой РИД