| Περίληψη |
Ο εκρηκτικός βρασμός προτείνεται ότι είναι ο κυρίαρχος μηχανισμός που
περιγράφει την φωτοαποδόμηση με nanosecond παλμούς laser. Για να καταλάβουμε καλύτερα τις διαδικασίες που περιέχονται στην εκτίναξη του υλικού, θα μελετήσουμε πολύ απλά μοριακά στερεά, τα οποία ονομάζονται κρυογονικά υμένια ή υμένια van der
Waals.
Στην παρούσα εργασία εξετάζουμε τις διαδικασίες που επικρατούν κατά την
ακτινοβόληση κρυογονικών υμενίων και διαλυμάτων νανοσωματιδίων. Δηλαδή,
μελετάμε τις μορφολογικές αλλαγές που υφίστανται τα κρυογονικά υμένια, όταν
ακτινοβοληθούν κάτω και πάνω από το κατώφλι φωτοαποδόμησης, με σκοπό να
μελετήσουμε ποσοτικά τη διαδικασία του εκρηκτικού βρασμού. Επίσης, εξετάζουμε
διαλύματα νανοσωματιδίων για να μπορούμε να συγκρίνουμε τη συμπεριφορά που παρουσιάζουν σε σχέση με τα κρυογονικά υμένια.
Το καθαρό τολουόλιο (C6H5CH3) έχει μελετηθεί εκτενώς από την ομάδα μας
επειδή σχηματίζει ένα γυαλί υψηλής οπτικής ποιότητας που είναι διαφανές στο ορατό και έτσι μπορεί να γίνει οπτική εξέταση. Σε εντάσεις laser κάτω από το κατώφλι αποδόμησης βρίσκουμε ότι διαφορετικές μορφολογικές αλλαγές συμβαίνουν σε διαφορετικές περιοχές εντάσεων laser. Συγκεκριμένα, σε πολύ χαμηλές εντάσεις έχουμε σχηματισμό
πολυκρυσταλλικού στερεού. Σε λίγο μεγαλύτερες εντάσεις laser έχουμε τήξη και ανόπτηση του γυαλιού σαν αποτέλεσμα της γρήγορης ψύξης. Σε εντάσεις υψηλότερες από ~ 45 mJ/cm2έχουμε επιπλέον σχηματισμό/ ανάπτυξη φυσαλίδων (εκρηκτικός βρασμός), που σε εντάσεις κοντά στο κατώφλι φωτοαποδόμησης μπορεί να οδηγήσει
στην εκτίναξη του υλικού. Προκύπτει πειραματικά, ότι ο σχηματισμός φυσαλίδων εξαρτάται σημαντικά από τη δομή του υμενίου, δηλαδή περιορίζεται στα γυαλιά που έχουν υποστεί θερμική ανόπτηση ενώ ενισχύεται στα πολυκρυσταλλικά στερεά. Αυτή η
εξάρτηση δεν προβλέπεται από τα κλασσικά μοντέλα που περιγράφουν τον εκρηκτικό βρασμό. Επιπλέον, η εξάρτηση του σχηματισμού των φυσαλίδων από τη δομή του στερεού μπορεί να δικαιολογήσει το γεγονός ότι ο σχηματισμός φυσαλίδων παρατηρείται
σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες απ’ αυτές που προβλέπουν τα κλασσικά μοντέλα.
Τέλος, έγιναν προκαταρκτικά πειράματα για διαλύματα νανοσωματιδίων
πολυστυρενίου (PS) και χρυσού (Au) διαφόρων μεγεθών και πυκνοτήτων, με σκοπό να μελετήσουμε το σχηματισμό ή όχι φυσαλίδων, καθώς και τις αλλαγές που επάγονται κατά τη μεταβολή διαφόρων παραμέτρων, όπως η πυκνότητα των νανοσωματιδίων.
Όμως, δεν θα αναφερθούμε ιδιαίτερα στην παραμετρική μελέτη αφού δεν έχουν ολοκληρωθεί ακόμα τα πειράματα και απαιτείται παράλληλη μελέτη του μεγέθους των ακτινοβολημένων νανοσωματιδίων μέσω ηλεκτρονικής μικροσκοπίας διέλευσης (ΤΕΜ).
|
Εξέταση των μηχανισμών κατά την ακτινοβόληση κρυογονικών υμενίων και διαλυμάτων νανοσωματιδίων με UV λέιζερ
