| Περίληψη |
Αντικείμενο της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής εργασίας ήταν η παρασκευή ZnO μίκρο και νανοδομών με χημική σύνθεση επάνω σε υποστρώματα γυαλιού Corning με ή χωρίς ενδιάμεσο στρώμα (seed layer) υμενίων Zn και ZnO. Οι στόχοι της έρευνας αφορούσαν τον έλεγχο των βασικών χαρακτηριστικών των δομών αυτών μέσω των παραμέτρων ανάπτυξης τους, όπως κρυσταλλικότητα, μορφολογία, διαστάσεις και υδροφιλικότητα / υδροφοβικότητα.
Για την ανάπτυξη των υμενίων Zn και ZnO χρησιμοποιήθηκαν οι τεχνικές DC Magnetron Sputtering και Aerosol Spray Pyrolysis με σκοπό να μελετηθεί η επίδραση του υποστρώματος στις εναποτιθέμενες δομές. Η υδροθερμική μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε, και η οποία έχει διάφορες ονομασίες στην βιβλιογραφία (Hydrothermal growth, Chemical bath, Aqueous solution Growth), επιτρέπει την εναπόθεση νανοδομών απο διαλύματα (ZnNO3)2 σε ήπιες θερμοκρασίες (95ο C στην εργασία αυτή) με διάφορες μορφολογίες που εξαρτώνται απο ένα πλήθος παραμέτρων όπως θερμοκρασία, συγκέντρωση και χημεία του διαλύματος, είδος υποστρώματος, pH και χρόνο εναπόθεσης.
Παρατηρήθηκε πως, όταν η εναπόθεση λάμβανε χώρα σε γυμνά υποστρώματα γυαλιού, το αποτέλεσμα ήταν ο σχηματισμός μικρο-δομών με μορφολογία λουλουδιού αποτελούμενου απο νανο-πέταλα ή νανο-ράβδους σε διάφορες κρυσταλλογραφικές διευθύνσεις, το μήκος και η διάμετρος των οποίων φάνηκε να εξαρτάται κυρίως απο την συγκέντρωση του διαλύματος. Η ύπαρξη ενός ενδιάμεσου υμενίου Zn ή ZnO πάνω στο υπόστρωμα γυαλιού εξασφάλισε την δημιουργία δομών που μοιάζουν με ράβδους ή κολώνες και ακολουθούν την κρυσταλλογραφική διεύθυνση του υποστρώματος κατά τον άξονα - c, δηλαδή κάθετα στο επίπεδο (002), ενώ η αύξηση του χρόνου εναπόθεσης που κυμάνθηκε από 4h έως 24h είχε ως αποτέλεσμα την βελτίωση της κρυσταλλικότητας των δειγμάτων.
Η επίδραση των μικρο-νανοδομών στην αρχική υδροφιλικότητα των δειγμάτων μελετήθηκε και παρατηρήθηκε αύξηση της γωνίας διαβροχής και μετατροπή του υποστρώματος σε υδρόφοβο , ενώ μετρήθηκε και η μεταβολή της γωνίας διαβροχής κατά την διάρκεια ακτινοβόλησης της με υπεριώδης ακτινοβολία. Παρατηρήθηκε πως όσο περισσότερο ακτινοβολείται η επιφάνεια των νανοδομών ZnO , τόσο περισσότερο μειώνεται η γωνία επαφής τους με το νερό και τείνει προς το μηδέν ενώ η συμπεριφορά αυτή είναι πλήρως αντιστρέψιμη. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει μελλοντικές προοπτικές για χρήση των δομών αυτών σε αυτοκαθαριζόμενες επιφάνειες ακόμη και σε βιομηχανικό επίπεδο.
|
Ανάπτυξη και μελέτη ZnO νανοδομών διαφορετικής μορφολογίας μέσω υδατικών διαλυμάτων και η επίδραση του υποστρώματος
