Первоначально считалось возможным создание мультислойных сборок только за счет электростатического взаимодействия водорастворимых соединений. Однако выяснилась возможность получения пленок из органорастворимых полимеров (например, поливиниловых спиртов). Силами, стабилизирующими сборку пленки в этом случае, являются водородные связи и гидрофобные взаимодействия.

Для доказательства влияния гидрофобного взаимодействия на сборку пленок было проведено исследование процесса с использованием модифицированных полисахаридов с различной степенью гидрофобности к карбоксиметилпуллулану (КМП). На карбоксиметильные группы прививаются алкильные цепочки. Обнаружено, что модифицированные молекулы одинаково хорошо образуют пленки с различными поликатионами. Напротив, использование немодифицированного КМП и тех же поликатионов показало, что существует зависимость роста пленок от природы поликатиона. При использовании в качестве поликатиона полилизина рост пленки на основе немодифицированного КМП прекращался после создания нескольких бислоев, в то время как для модифицированного КМП пленка росла неограниченно. Это указывает на важность гидрофобных взаимодействий при создании тонких полимерных пленок методом послойной сборки.

Тонкие пленки получаются из поливинилового спирта (ПВС) с гидрофобными полимерами – полиметилметакрилат (ПММА), полистирол (ПСт), поли-D,L-лактид (ПЛА), полидиметилсилоксан (ПДМС), причем ПВС нерастворим в органике, а остальные – нерастворимы в воде. По мнению авторов, в процессе сборки важным фактором является промежуточная сушка пленки: ПВС, адсорбированный на поверхности пластинки, становится нерастворим в водном растворе ПВС на следующем шаге сборки вследствие образования водородных связей между гидроксильными группами и, возможно, молекулами воды. [2]

Метод мультислойной сборки, является одним из наиболее простых и дешевых, позволяет получать тонкие пленки из большого количества разнообразных систем.

Заключение

В работе показано, что формирование тонких полимерных пленок осуществляется в результате адсорбции атомов на поверхности твердого тела, после чего происходит образование субкритических кластеров различного размера. При этом большое влияние на характеристики пленки оказывает как материал подложки (способность к адсорбции), так и природа падающих частиц (обладают или не обладают внутренней энергией).

       Показано, что структура пленки складывается постепенно из образования субкритических кластеров, их роста до сверхкритического размера, объединения в островки, канавки, и, наконец, в сплошную пленку. При этом характерно появление дефектов упаковки (из за разной атомной решетки пленки и подложки, появления напряжений в пленках, различной ориентации островков перед их сращиванием).

       Установлено, что основными методами получения тонких пленок являются метод центрифугирования, химической самосборки и мультислойной сборки полиионов. Метод Ленгмюра-Блоджетт, несмотря на свою перспективность, применяется только в лабораториях из-за недостаточно отработанных методик производства пленок и вопроса об термической устойчивости таких пленок.

Показано, что наиболее легко реализуемый и часто применяемый метод получения тонких пленок – нанесение на вращающуюся подложку. Приведены основные технологические процессы, к которым относятся нанесение жидкости на пластину, увеличение скорости вращения подложки, утончение толщины жидкости и выпаривание растворителя с образованием плёнки. Данным методом можно добиться толщины пленок в районе нанометров, но они подвержены дефектам из-за окружающих частичек пыли и влиянию испарения в условиях поверхностного натяжения.

       Выявлено, что одними из самых перспективных методов является химическая самосборка и мультислойная сборка полиионов. Эти методы позволяют получать пленки мономолекулярных слоев, эффективно регулировать толщину пленки и её характеристики( внутреннюю и внешнюю формы пленки, форму и ориентацию кристаллографических осей зерен материала).

Список литературы

1. П.Г. Бабаевский «Физико-химические основы процессов микро и нанотехнологий», 2017 г

2. А. Голосова « Тонкие полимерные пленки на основе мультислойной сборки » 2007 г

3. Макарчук М. В., Королев А. П. «Физика тонких пленок» 2013 г

4. Борисенко В.Е. « Наноэлектроника: теория и практика » 2013

5. https://www.czl.ru/applications/spin-coating-technology/