Действие лазерного излучения высокой плотности мощности на состав и морфологию поверхности органических и композитных материалов оптоэлектроники тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

Браташов, Даниил Николаевич АВТОР
кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Саратов МЕСТО ЗАЩИТЫ
2012 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.04.05 КОД ВАК РФ
Диссертация по физике на тему «Действие лазерного излучения высокой плотности мощности на состав и морфологию поверхности органических и композитных материалов оптоэлектроники»
 
Автореферат диссертации на тему "Действие лазерного излучения высокой плотности мощности на состав и морфологию поверхности органических и композитных материалов оптоэлектроники"

На правах рукописи

БРАТАШОВ ДАНИИЛ НИКОЛАЕВИЧ

Действие лазерного излучения высокой плотности мощности на состав и морфологию поверхности органических и композитных материалов оптоэлектроники

01.04.05 —Оптика 05.27.01 — Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника, приборы на квантовых эффектах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

005053738 2 5 ОКТ 2012

Саратов - 2012

005053738

Работа выполнена на кафедре физики полупроводников факультета нано- и биомедицинских технологий ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского».

Научный руководитель:

доктор химических наук, доцент Горин Дмитрий Александрович.

Официальные оппоненты:

Кочубей, Вячеслав Иванович, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры оптики и биофотоники физического факультета ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского».

Мнкаелян, Геворк Татевосович, доктор физико-математических наук, генеральный директор ОАО Научно-производственное предприятие «Инжект» (г. Саратов).

Ведущая организация: Саратовский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской Академии наук.

Защита диссертации состоится «09» ноября 2012 г. в 17:30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.243.01 на базе ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского» по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского».

Автореферат разослан «5"» октября 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Аникин Валерий Михайлович

Общая характеристика работы Актуальность темы

Значительный интерес в настоящее время представляет создание органических и нанокомпозитных функциональных покрытий на основе материалов с высокой проводимостью или полупроводниковыми свойствами1. Развитие технологий создания приборов микроэлектроники на основе таких материалов позволит перейти на гибкие подложки, а также создавать устройства большой площади, например, для фотовольтаики и дисплейных систем2. Можно также отметить перспективность органических проводящих материалов для создания массивов биохимических датчиков — биочипов3. Широкое распространение получают электрофоретические и другие виды бистабильных дисплеев, сохраняющие изображение при отсутствии питающих и управляющих напряжений, электрохромные покрытия, меняющие свой цвет и оптическую плотность под действием электрических управляющих сигналов, дисплейные устройства из органических светоизлучающих диодных структур с активной управляющей транзисторной матрицей на основе углеродных нанотрубок4 и низкомолекулярных красителей, проявляющих полупроводниковые свойства, таких как фталоцианины металлов и пентацены5.

Основным технологическим процессом производства полупроводниковых приборов на основе органических и нанокомпозитных материалов является процесс струйной печати6. Но для этой технологии характерны ограничения, связанные с выбором материалов — их вязкостью, смачиваемостью ими подложки и нанесенных на неё слоев других материалов, термостойкостью в случае использования пузырьковой технологии струйной печати. Процесс струйной печати по своей природе является последовательным, а его распараллеливание путём увеличения числа печатающих дюз приводит к снижению надёжности печатного устройства в целом, значительному его усложнению.

1 Forrest, S. R. The path to ubiquitous and low-cost organic electronic appliances on plastic / S. R. Forrest // Nature — 2004,— Vol. 428, no. 6986,— pp. 911-918.

2 John A. Rogers, Materials and Mechanics for Stretchable Electronics / John A. Rogers, Takao Someya, Yonggang Huang // SCIENCE,— 2010,— VOL. 327,— pp. 1603-1607.

3 Microarray sampling-platform fabrication using bubble-jet technology for a biochip system / L. R. Allain et al., Fresenius // J Anal Chem,— 2001,— 371,— pp. 146-150.

4 Fully Printed Separated Carbon Nanotube Thin Film Transistor Circuits and Its Application in Organic Light Emitting Diode Control, Pochiang Chen et. al., Nano Lett.— 2011,— 11,— 5301-5308

5 Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability / T. Sekitani, U. Zschieschang, H. Klauk, T. Someya // Nature Materials. — 2010.— Vol. 9, no. 12.— pp. 10151022.

6 Gili, E. 4.05 — Picoliter printing / E. Gili, M. Caironi, H. Sirringhaus // Comprehensive Nanoscience and Technology / Ed. by E. in Chief: David L. Andrews, G D. Scholes, G P. Wiederrecht.— Amsterdam: Academic Press, 2011.— pp. 117-143.

Для устранения этих ограничений может представлять интерес переход от процесса струйной печати к процессу контролируемого разрушения сплошного непрерывного слоя покрытия действием лазерного излучения7. Оборудование для такого процесса в настоящее время достаточно распространено. Так как для создания устройств отображения информации необходимо создание периодической структуры с однотипными функциональными элементами, образующими отдельные светоизлучающие устройства или контакты к электрофоретическим ячейкам, элементы транзисторных структур в устройствах с активной матрицей, то возможна параллельная обработка большого участка поверхности линейкой из лазерных диодов. Дополнительным положительным фактором является возможность бесконтактной обработки поверхности.

Однако, процесс модификации покрытия под действием лазерного излучения может происходить различными путями, для каждого из которых существуют свои ограничения. Так, например, тепловое воздействие лазерного излучения приводит к образованию повреждённой за счёт теплопроводности покрытия области, окружающей непосредственно область воздействия оптического излучения. Фотохимические процессы протекают достаточно длительное время и требуют подбора длины волны, для которой энергия кванта больше порога активации соответствующего химического процесса.

Кроме того, поскольку сам процесс разрушения является бесконтактным, интерес представляет использование методов лазерной спектроскопии для анализа происходящих в образце процессов. Использование методов спектроскопии комбинационного рассеяния позволяет определять химический состав в области действия лазерного излучения, наблюдать за протеканием химических реакций, определять структуру и свойства проводящих материалов, например, углеродных нанотрубок8, исследовать процесс переноса отдельных электронов через молекулы с тг-сопряженными связями9.

Исходя из всего вышесказанного, можно сформулировать цель и задачи исследования:

Целью данной работы является выявление процессов, протекающих в электропроводящих нанокомпозитных покрытиях на основе полиэлектролитов под действием лазерного излучения, практическая демонстрация возможности селективного удаления или модификации проводящего материала в

7 Radtke, D. Laser-lithography on non-planar surfaces / D. Radtke, U. D. Zeitner // Opt. Express. — 2007,—Feb.—Vol. 15, no. 3,—pp. 1167-1174.

8 Structural (n,m) determination of isolated single-wall carbon nanotubes by resonant Raman scattering / A. Jorio, R. Saito, J. H. Hafner et al. // Phys. Rev. Lett.— 2001 — Feb.— Vol. 86.— Pp. 1118-1121.

9 Electronic Conduction and Raman Response in Molecular Junctions / Daniel R. Ward, Naomi J. Halas, Jacob W. Ciszek, James M. Tour, Yanpeng Wu, Peter Nordlander, and Douglas Natelson //Nano Letters,— 2008—Vol. 8,No. 3,— pp. 919-924

композитном покрытии на основе полиэлектролитов, оценка минимально достижимых размеров области модификации поверхности и необходимых параметров воздействия и оценка возможности наблюдения за этими процессами с помощью методов комбинационного рассеяния.

Для достижения цели исследования были сформулированы и решены следующие задачи:

1. исследование лазерно-индуцированных процессов деградации нанокомпозитных покрытий, содержащих в своём составе одностенные углеродные нанотрубки, фталоцианины железа и меди, их зависимости от параметров лазерного излучения.

2. изучение процессов оптического возбуждения и переноса заряда в системах на основе нематического жидкого кристалла и наночастиц магнетита методами спектроскопии комбинационного рассеяния.

3. расчёт колебательных мод в спектрах используемых материалов (оксицианобифенилов и сульфопроизводных фталоцианинов) методами теории функционала плотности для анализа процессов, происходящих при усиленном поверхностью и резонансном комбинационном рассеянии, сопоставление экспериментальных и теоретических спектров.

4. разработка способа обнаружения незначительных изменений морфологии покрытия по данным атомно-силовой микроскопии и реализация в виде модуля программного обеспечения для детектирования и компенсации малых медленных дрейфов сканирующей системы и датчиков обратной связи атомно-силового микроскопа.

Научная новизна работы:

1. Показан эффект локального разрушения нанокомпозитного покрытия, содержащего в своём составе углеродные нанотрубки., под действием непрерывного лазерного излучения с длиной волны 473 нм при плотности мощности свыше 15 мВт/мкм2; методами спектроскопии комбинационного рассеяния и атомно-силовой микроскопии показано, что под действием лазерного излучения происходит разогрев покрытия в области фокуса и прилегающей к ней области микронных размеров до температур разрушения нанотрубок и окружающего их полиэлектролитного покрытия с образованием неупорядоченных структур аморфного углерода.

2. Показано, что динамика фотодеградации сульфопроизводных фталоцианинов железа и меди в нанокомпозитных покрытиях на основе полиэлектролитной матрицы полиаллиламина гидрохлорид/полистиролсульфонат натрия (РАН/РББ) под действием лазерного излучения высокой плотности мощности описывается

экспоненциальным законом.

3. Обнаружен эффект усиления комбинационного рассеяния света нематическим жидкокристаллическим материалом НЖК-807 вблизи границы раздела в эмульсиях «жидкий кристалл - вода», стабилизированных полиэлектролитным покрытием РАН/РББ/РезС^ при образовании комплекса с переносом заряда между молекулами оксицианобифенилов и наночастицами магнетита.

4. Показано различие в степени усиления комбинационного рассеяния в разных группах молекулы оксицианобифенила. Теоретическим анализом колебательных мод и спектроскопией комбинационного рассеяния выявлено, что перенос заряда внутри молекулы идёт от атома азота, который образует связь с поверхностью наночастиц магнетита через бифенильную группу и заканчивается на атоме кислорода.

5. Разработан метод компенсации медленных дрейфов сканирующей системы атомно-силового микроскопа для исследования малых изменений в морфологии поверхности на основе совмещения двух изображений микроскопии по максимуму их двумерной функции корреляции.

Практическая значимость

Анализ процессов, происходящих под действием лазерного излучения в покрытиях, содержащих одностенные углеродные нанотрубки и фталоцианиновые красители, важен для разработки технологий создания приборов на основе этих покрытий. Определение параметров оптического излучения, необходимого времени воздействия, степени повреждения покрытия вне области действия лазерного излучения крайне важно для разработки технологических процессов обработки данных материалов, перспективных в качестве проводящих и полупроводниковых слоев в электронике.

Обнаруженное усиление комбинационного рассеяния света жидкокристаллическим материалом на поверхности магнетита позволяет исследовать механизмы переноса электронов в молекулах жидкого кристалла. Метод также может быть применён для более сложных молекул с 71-сопряженными электронными системами.

Ряд методов, использованных в работе, реализован в виде модулей программного обеспечения 0\уусШюп10 для обработки данных микроскопии и доступен в виде публично доступного открытого кода.

Достоверность научных результатов, представленных в работе, обусловлена тем, что они получены на основе апробированных методик измерений на верифицированом в соответствии с международными стандартами обеспечения

10 David Necas, Petr Klapetek / Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis // Cent. Eur. J. Phys.— 2012,— 10(1),—pp. 181-188

единства измерений оборудовании. Для теоретических расчётов спектров комбинационного рассеяния проводилась компенсация систематической погрешности при переоценке энергии вариационным методом расчёта по данным NIST и научной литературы. Достоверность результатов подтверждается воспроизводимостью экспериментальных данных, совпадением их в пределах допустимой для данных методов погрешности с теоретическими расчётами, а также их соответствием результатам, полученным другими исследователями.

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Деградация сульфопроизводных фталоцианинов меди и железа в составе нанокомпозитного покрытия на основе полиэлектролитной матрицы полиаллиламина гидрохлорид/полистиролсульфонат натрия описывается экспоненциальным спадом концентрации фталоцианина по времени при действии лазерного излучения с длиной волны, попадающей в Q-полосу спектра поглощения фталоцианина. Морфология поверхности покрытия при изменении концентрации фталоцианинового красителя остаётся неизменной.

2. Комбинационное рассеяние света жидкокристаллическим материалом НЖК-807 усиливается композитным покрытием на основе матрицы из полиэлектролитов полиаллиламина гидрохлорида/полистиролсульфоната натрия и включений наночастиц магнетита. Наблюдается неоднородность усиления интенсивности линий колебательного спектра, усиление уменьшается внутри л:-сопряженной системы n-оксицианобифенила по направлению от цианогруппы до алкильной цепи.

3. Локальное разрушение композитного покрытия на основе матрицы полиэлектролитов полиаллиламина гидрохлорид/полистиролсульфонат натрия, содержащего в своём составе слой одностенных углеродных нанотрубок, происходит под действием сфокусированного непрерывного лазерного излучения видимого диапазона в воздушной среде при превышении порога плотности мощности. Область разрушения полиэлектролитной матрицы совпадает с областью термоиндуцированного перехода нанотрубок в неупорядоченные углеродные структуры.

Апробация работы

Основные результаты данной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• Saratov Fall Meeting 2006: Laser Physics and Photonics, Spectroscopy and Molecular Modeling VII;

• Saratov Fall Meeting - SFM' 10: XIV International School for Young Scientists

and Students on Optics, Laser Physics & Biophotonics, October 5 - 8, 2010 Saratov, Russia;

• Saratov Fall Meeting - SFM' 11: XV International School for Junior Scientists and Students on Optics, Laser Physics & Biophotonics September 27 - 30, 2011 Saratov, Russia;

• Третья Всероссийская конференция (с международным участием) "Химия поверхности и нанотехнология" (Санкт-Петербург - Хилово, 24 сентября -01 октября 2006 г.).

• VIII международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы». - Ульяновск: УлГУ, 2006.

• IX международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» - Ульяновск: УлГУ, 2007.

а также на семинарах научной группы и кафедры физики полупроводников.

По теме диссертации опубликовано 7 работ, из них 3 статьи в журналах из перечня ВАК и 4 публикации в сборниках трудов научных конференций. Личный вклад

Результаты, описанные в работе получены либо лично автором, либо совместно с соавторами публикаций, которыми были: Горин Д.А., Ященок A.M., Адмир Мазич, Иноземцева O.A., Мэтью Беддарт, Ломова М.В., Свенская Ю.И., Садовой A.B., Басова Т.В., Сухоруков Г.Б., Гельмут Мёвальд, Андрей Скиртач и другие.

Исследование образцов методами сканирующей зондовой микроскопии и большая часть исследований методами спектроскопии комбинационного рассеяния проводились лично автором (ряд исследований методами спектроскопии комбинационного рассеяния на установке с длиной волны 532 нм проводился Адмиром Мазичем). Исследование процессов разрушения при действии лазерного излучения с длиной волны 473 нм и 632,8 нм проводилось лично автором, а лазерного излучения с длиной волны 810 нм и 532 нм соавторами. Теоретический расчёт структуры молекул и спектров комбинационного рассеяния, сопоставление экспериментальных данных, теоретически полученных спектров и колебательных мод, обработка данных спектроскопии комбинационного рассеяния, оптической и атомно-силовой микроскопии (за исключением описанного выше эксперимента, проведённого Адмиром Мазичем) проводилась лично автором. Получение структур для исследования и исследование их методами электронной микроскопии и оптической спектроскопии поглощения проводилось соавторами соответствующих работ. Анализ литературы проводился лично автором.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, основной части, содержащей 4 главы,

заключения, списка цитируемой литературы из 167 наименований. Текст диссертации изложен на 108 страницах, содержит 33 рисунка и 3 таблицы.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, изложена цель и задачи исследований, дана общая характеристика работы, отмечены научная новизна и практическая значимость, сформулированы основные положения и результаты, выносимые на защиту.

Первая глава является обзорной и посвящена описанию современных способов создания элементов электронных схем на основе органических и композитных материалов и применению методов спектроскопии комбинационного рассеяния для их исследования.

Во второй главе рассматривается создание нанокомпозитных покрытий на основе матрицы полиэлектролитов PAH/PSS со слоем углеродных нанотрубок, возможность оптической лазерной литографии на данном покрытии и применение комбинационного рассеяния для контроля за протеканием технологического процесса.

Рис.3. Изображение методом микроскопии ЮР высушенной оболочки микрокапсулы, содержащей углеродные нанотрубки в составе покрытия, показана интенсивность й-пика нанотрубок (а) спектры в точках на поверхности капсулы (1) и в области чистой подложки (2).

Нанокомпозитное покрытие формировалось на поверхности сферических частиц методом последовательной адсорбции из раствора полиэлектролитов противоположного знака, в качестве которых использовалась хорошо изученная пара полиэлектролитов полиаллиламина гидрохлорида (РАН) и полистиролсульфоната натрия (РББ) с заменой одного из полиэлектролитных слоев одностенными углеродными нанотрубками, покрытыми слоем РЗБ. Микроскопия комбинационного рассеяния по интенсивности характерной для одностенных углеродных нанотрубок линии в в районе 1600см"' (рис.3) показывает относительную равномерность распределения нанотрубок по поверхности капсулы.

Далее в работе исследовалась возможность контролируемого воздействия с целью направленного изменения морфологии и химического состава покрытия для формирования сложных трёхмерных структур. Поскольку использованные в работе нанотрубки обладают широким спектром поглощения практически во всей видимой области, они могут эффективно взаимодействовать с лазерным излучением высокой плотности мощности, нагреваясь до очень высоких температур, при которых происходит разрушение их самих и окружающего полиэлектролитного покрытия.

X [мгп] х [рт]

Рис.4. Сечения профиля лазерного пучка в различных плоскостях вблизи области фокуса микроскопа, (а) продольное сечение в плоскости хг, (Ь) продольное сечение в плоскости уг, (с) поперечное сечение плоскостью ху в плоскости максимальной интенсивности (на границе раздела стекло/полиэлектролитное покрытие) (г=6,73 мкм), (с1) поперечное сечение плоскостью ху на уровне г=8,23 мкм (соответствует средней толщине полиэлектролитного покрытия по данным атомно-силовой микроскопии).

Использовался твердотельный лазер с удвоением частоты с длиной волны излучения 473 нм и мощностью до 35 мВт, управляемой переменным фильтром нейтральной плотности. Фокусировка лазерного луча на образце осуществлялась

с помощью объектива с большой числовой апертурой Olympus 100х/0.90 MPlan FL N, что обеспечивало диаметр диска Эйри порядка 0,5 мкм. Рассчитанное по методике, описанной в работе распределение интенсивности излучения в области фокуса для этого объектива, лазерного излучения с длиной волны 473 нм, поляризованного вдоль оси х графиков, покровного стекла толщиной 0,16 мм и полиэлектролитного покрытия на основе PAH/PSS в качестве среды, где происходит воздействие, представлено на рис. 4.

Действие лазерного излучения на покрытие исследовалось с помощью атомно-силовой микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния, результаты воздействия представлены на рис. 5. На данных атомно-силовой микроскопии показана область разрушения покрытия действием лазерного излучения. Максимальная ширина линии разрушения достигала 4 мкм, минимальная -0,5 мкм, причём минимальная ширина наблюдалась в области с низкой концентрацией нанотрубок, вдоль складки двойного слоя полиэлектролитного покрытия. На спектре комбинационного рассеяния до действия лазера можно видеть характерный для одностенных углеродных нанотрубок набор линий RBM, D, G и их вторых гармоник. Волновое число пика RBM составило примерно 146 см"1, что соответствует диаметру нанотрубки 1,6 нм. Относительно низкая интенсивность пика RBM и отсутствие у пика G широкого плеча слева свидетельствуют о преимущественно полупроводниковом типе нанотрубок с низким процентом металлических, ширина энергетического зазора у нанотрубок такого диаметра на диаграме Катауры12 составляет около 0,6 эВ; малая амплитуда пика D по отношению к G свидетельствует о достаточно высоком совершенстве атомарной структуры нанотрубок. Спектры до и после действия лазера снимались при мощности 3,5 мВт, видимого повреждения образца при этом не происходило. При увеличении мощности лазера начинает расти интенсивность пика D, соответствующего структурным дефектам в нанотрубках, появляется заметный тепловой фон и при плотности мощности лазера в среднем 15 мВт/мкм2 происходит скачкообразный переход от спектра, характерного для нанотрубок, к спектру, характерному для аморфного углерода. Процесс удаления покрытия, как показывает спектроскопия комбинационного рассеяния происходит при локальном его разогреве до высоких температур, при нарушении теплового баланса между притоком энергии за счёт поглощения излучения нанотрубками, теплопереносом вдоль хорошо проводящего тепло слоем нанотрубок, дополнительным выделением или поглощением энергии при модификации покрытия и теплоотдачей с его поверхности.

11 Nasse M. J., Woehl J. C. / Realistic modeling of the illumination point spread function in confocal scanning optical microscopy // J. Opt. Soc. Am. A. — 2010. — 27 (2). — pp. 295-302.

12 Optical properties of single-wall carbon nanotubes / H. Kataura, Y. Kumazawa, Y. Maniwa et al. // Synthetic Metals, — 1999,— Vol. 103, no. 1-3,— pp. 2555-2558

а

I-

5 нт

2000 3000

Волновое число, см"1

2000 3000

Волновое число, см"1

Рис.5. Разрушение полиэлектролитного покрытия действием лазерного излучения (а) -изображение методом атомно силовой микроскопии, (Ь) - габаритные размеры области разрушения покрытия, (с) - спектр комбинационного рассеяния покрытия с показанными характерными для одностенных углеродных нанотрубок линиями до действия лазерного излучения, (с!) — спектр комбинационного рассеяния внутри разрушенной области с характерными для аморфного углерода двумя широкими линиями.

1,5 цт

450

400

с? 350 I

¡5 зоо о:

* 250 л

0 200

1 со

| 150 г юо

X

50

В третьей главе рассматривается применение резонансного комбинационного рассеяния для контроля фотодеградации композитных покрытий на основе водорастворимых сульфопроизводных фталоцианинов меди и железа (рис. 6) с течением времени. Кроме того, в ней формулируется метод оценки малых (неявных) изменений поверхности по данным атомно-силовой микроскопии, а также устранения влияния медленных процессов, приводящих к незначительному смещению изображения при проведении длительных экспериментов за счёт дрейфов в сканирующей системе атомно-силового микроскопа.

Производные порфирина, в частности фталоцианины, находят широкое применение в качестве фото- и термостойких красителей, материала фоточувствительных слоёв оптических устройств хранения информации, в качестве фотосенсибилизаторов в различных биомедицинских применениях. В

xftmn]

Рис.4. Сечения профиля лазерного пучка в различных плоскостях вблизи области фокуса микроскопа, (а) продольное сечение в плоскости хх, (Ь) продольное сечение в плоскости уг, (с) поперечное сечение плоскостью ху в плоскости максимальной интенсивности (на границе раздела стекло/полиэлектролитное покрытие) (2=6,73 мкм), (ё) поперечное сечение плоскостью ху на уровне г=8,23 мкм (соответствует средней толщине полиэлектролитного покрытия по данным атомно-силовой микроскопии).

Рис. 6. Рассчитанная структура молекулы фталоцианина железа с S03-rpynnaMH. Использовался гибридный метод теории функционала плотности B3LYP/6-31G, Firefly 7.1 .G.

Рис. 8 Деградация фталоцианина меди в полимерном слое на поверхности ядер оксида кремния (на воздухе), наблюдаемая методом микроскопии комбинационного рассеяния. Изображение структур до (а) и после (Ь) действия лазерного излучения с длиной волны 532 нм, интенсивность излучения при регистрации I мВт, длина масштабных отрезков 2 мкм. с) спектры комбинационного рассеяния при деградации фталоцианинов (1400-1600 см"1 на неизменном ядре из оксида кремния (300-550 см-1), спектры снимались в течение 10 мин. (1) зависимость интенсивности линий от времени облучения, красный — оксид кремния, зелёные точки — фталоцианин меди, чёрный - аппроксимация экспоненциальной зависимостью.

! I _

1 !

1 1

I

1 1 0 - .. !

. V ЯГ

■ ^ N ✓ Л !

......А ч д-ЛУ д

J . ^ 1-У ''-4

О 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Волновое число, см"1

Рис.2 Экспериментальный (1) и теоретически рассчитанный методом теории функционала плотности (2) спектры КР НЖК-807. Схематически показаны основные колебательные моды, активные в комбинационном рассеянии.

последнее время была показана возможность использования фталоцианинов металлов как органических полупроводников с высокими параметрами13. Они демонстрируют высокую деградационную стойкость, а их применение может существенно упростить структуру органических полупроводниковых систем и значительно облегчить процесс производства. В случае модификация структуры порфирина сульфогруппами (рис.6) он становится водорастворимым, что позволяет использовать его в технологии послойного формирования нанокомпозитных покрытий, что и было использовано в этой работе.

Рис. 6. Рассчитанная структура молекулы фталоцианина железа с вОз-группами. Использовался гибридный метод теории функционала плотности B3LYP/6-31G, Firefly 7.I.G.

Для создания функциональных оптоэлектронных приборов на основе фталоцианинов интерес представляет их фотодеградационная стойкость. Для оценки деградационной стойкости исследовался резонансный спектр комбинационного рассеяния при действии лазерного излучения высокой плотности мощности на образец (рис. 7). Использовался лазер с длиной волны 632,8 нм, поскольку эта длина волны попадает в один из пиков интенсивного поглощения фталоцианиновых красителей, и мощностью сфокусированного пучка на образце 25 мВт. Кроме того, из литературных данных известно14, что Q-полоса в спектрах поглощения фталоцианинов металлов, которой соответствует длина волны 632,8 нм, характерна для перехода к-л*, что приводит к разрыхлению л-связей в изоиндольном кольце и снижает требуемую для разрушения материала мощность. Исследования проводились как для нанокомпозитного покрытия в водной среде, так и для высушенных образцов.

13 Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability / Tsuyoshi Sekitani, Ute Zschieschang, Hagen Klauk and Takao Someya // NATURE MATERIALS,— V. 9,— 2010,— pp. 1015-1022

14 Kavamos, George J. / Fundamentals of photoinduced electron transfer I // VCH, 1993, 359 pages.

Водная среда, естественно, несколько снижала тепловой эффект воздействия лазерного светового пучка на образец. Было показано, что в водной среде при таких плотностях мощности интенсивности всех линий спектра убывают по

закону 0 т=1,7±0,5 мин).

одинаковой скоростью (характерное время деградации

258 ст" 685 ст" 745 ст' 1335 ст", 1533 ст" >

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Волновое число, см*1

Время, мин

5 600 о

й; 500

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Волновое число, см'1

Время, мин

Рис. 7. Действие лазерного излучения высокой плотности мощности на нанокомпозитное покрытие, содержащие фталоцианин железа. Спектры комбинационного рассеяния (слева) и зависимость интенсивности линий от времени (справа). При недостаточной плотности мощности интенсивность линий практически не меняется (сверху); при плотности мощности выше определённой пороговой наблюдается экспоненциальный спад интенсивности линий (внизу).

Также проводились исследования деградации фталоцианина меди методом нерезонансной спектроскопии комбинационного рассеяния. Использовался лазер с длиной волны 532 нм и мощностью в эксперименте до 20 мВт, измерения проводились на воздухе. Результат эксперимента представлен на рис. 8. Видно, что процесс разрушения также описывается экспоненциальной зависимостью, но с меньшими порогами и временами разрушения.

■ Cu-Pc 100

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Волновое число, см"1

200 300 400 500 Время, сек.

Рис. 8 Деградация фталоцианииа меди в полимерном слое на поверхности ядер оксида кремния (на воздухе), наблюдаемая микроскопией комбинационного рассеяния. Изображение структур до (а) и после (Ь) действия лазерного излучения с длиной волны 532 нм, интенсивность излучения при регистрации 1 мВт, длина масштабных отрезков 2 мкм. с) спектры комбинационного рассеяния при деградации фталоцианинов (1400-1600 см"1 на неизменном ядре из оксида кремния (300-550 см"1), спектры снимались в течение 10 мин. d) зависимость интенсивности линий от времени облучения, красный — оксид кремния, зелёные точки — фталоцианин меди, чёрный - аппроксимация экспоненциальной зависимостью.

Изображения поверхности нанокомпозитного покрытия до и после воздействия лазера в течение 15 мин, полученные методом атомно-силовой микроскопии, показаны на рис. 9. Поскольку явной разницы в морфологии в данном случае не наблюдалось, возникла задача детектирования малых изменений в морфологии поверхности. Стандартные методики расчёта попиксельной разницы двух АСМ изображений оказались неэффективны вследствие большой длительности эксперимента и накоплении малых медленных дрейфов в сканирующей системе атомно-силового микроскопа. Для компенсации дрейфа в пакете Gwyddion был реализован модуль «взаимное кадрирование» (Mutual Crop), который рассчитывал взаимное смещение двух близких изображений одного и того же участка поверхности по максимуму

двумерной функции корреляции первого изображения с ядром, представляющим собой центр второго. После чего производилось усечение изображений до общей области пересечения. Ограничением на применимость данного алгоритма является сильное различие в морфологии центральной части изображений (ядро корреляции представляет собой центральную 1/9 часть от изображения второй поверхности) и одинаковость разрешения на точку изображений. Применение метода позволяет заметить гораздо меньшие изменения в морфологии поверхности по разнице изображений. На рис. 9 в центре показана арифметическая попиксельная разность двух изображений после применения этого метода. Можно заметить погрешность атомно-силового микроскопа при определении функции высоты на поверхностях с большими углами наклона, а также чётко прорисованные границы мелких частиц, которые проявляются за счёт небольшого изменения геометрии кремниевой иглы кантелевера при её окислении и естественном износе.

Рис.9. Изображения методом атомно-силовая микроскопии поверхности микрокапсулы, содержащей фталоцианин железа, слева до и справа после воздействия лазером. Стрелкой показана точка воздействия. Изображение посередине представляет собой попиксельную разность второго и первого после того, как был скомпенсированы дрейфы измерительной системы.

В четвёртой главе рассматривается способ стабилизации дисперсной фазы эмульсии ЖК/вода нанокомпозитным покрытием, содержащим наночастицы оксида железа. Традиционно для создания бистабильных дисплеев применяют полимеризацию эмульсии1^. В работе 16 был впервые предложен альтернативный подход, который связан с использованием полиэлектролитных слоев для модификации дисперсной фазы эмульсии, содержащей ЖК. Нами [ПЖТФ, 2010] впервые показана возможность создания нанокомпозитного покрытия на поверхности дисперсной фазы, образованной ЖК. Создание такого покрытия стабилизирует границу раздела и препятствует коалесценции отдельных капель в составе эмульсии, которая может привести к расслоению фаз. Создание подобной системы производится традиционным способом

15 Organic thin-film transistor-driven polymer-dispersed liquid crystal displays on flexible polymeric substrates / Sheraw et al. // Appl. Phys. Lett.— 2002.— Vol. 80, No. 6.— pp. 10881090

16 Formation of Polyelectrolyte Multilayer Films at Interfaces Between Thermotropic Liquid Crystals and Aqueous Phases / Lockwood et al.//Adv. Mater.— 2006.— 18.— pp. 850-854

воздействия ультразвука на смесь двух веществ, в результате чего формируются капли средним размером порядка нескольких микрон. Данные спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) показывают, что внутри капель находится ЖК материал, снаружи капель вода. Последовательной адсорбцией двух противоположно заряженных полиэлектролитов можно создать на поверхности дисперсной фазы эмульсии стабильную оболочку, а внедрением в неё неорганических наночастиц обеспечить её функционализацию. При внедрении в оболочку наночастиц магнетита было обнаружено усиление комбинационного рассеяния света молекулами ЖК вблизи поверхности нанокомпозитной оболочки, эффект усиления вблизи границы виден на рис. 1. Спустя какое-то время, порядка нескольких недель, эффект усиления комбинационного рассеяния пропадает, а при исследовании через год тех же образцов наблюдалась деградация полиэлектролитных слоёв, выражающаяся в слиянии отдельных капель жидкокристаллического материала и увеличении среднего размера капель ЖК в эмульсии.

Так как используемый жидкокристаллический материал является прозрачным в видимой области, и наблюдается локализация усиления комбинационного рассеяния вблизи поверхности, то из рассмотрения причин усиления можно исключить резонансное комбинационное рассеяние непосредственно в молекулах жидкого кристалла. Получение гигантского комбинационного рассеяния за счёт эффектов ближнего поля требует наличия проводящей поверхности из металлического материала (например, благородных металлов), которая отсутствовала в данном исследуемом образце. Наиболее вероятной для данного образца является модель усиления за счёт образования комплексов с переносом заряда между поверхностью наночастиц магнетита, которые поглощают излучение на длине волны лазера, и молекулами жидкокристаллического материала (т. н. «химическая» модель гигантского комбинационного рассеяния □).

Поскольку при движении носителей заряда в л-сопряженных системах органических материалов им приходится преодолевать ряд потенциальных барьеров, усиление линий в спектре убывает от групп атомов, непосредственно участвующих в образовании связи с поверхностью, и далее вдоль групп, участвующих в проводимости, что и наблюдалось в нашем случае, таблица 1. Максимум усиления комбинационного рассеяния наблюдался для колебаний связи где оно было близко к двадцатикратному, по мере движения

носителей заряда через бифенильную группу к атому кислорода наблюдается уменьшение усиления (от 12 до 6 крат) и оно достигает минимума в алифатической цепочке (где наблюдается двухкратное усиление, причём на уровне погрешности измерения интенсивности линии).

Таблица 1. Относительное усиление линий комбинационного рассеяния жидкого кристалла___

Волновое Колебания Без усиления С усилением Относительно

число, см"1 е изменение

450 Изгиб С-С=Ы, С-С-С в бензольных кольцах 16 287 18

851 Изгиб С-С-С в бензольных кольцах 68 404 6

1209 Продольные С-С в бензольных кольцах (Кекуле), продольные С-С=Ы 243 2213 9

1315 Изгиб С-С-С в бензольных кольцах 245 2184 9

1631 Центральносимметричное дышащее в бензольном кольце 585 6833 12

2258 Продольные С=Ы 178 1829 10

2581 Продольные С=И 6 116 19

2918 Продольные С-Н в алифатической цепочке 137 290 2

3087 Продольные С-Н в алифатической цепочке 79 173 2

3228 Продольные С-Н в бензольных кольцах 12 173 14

При этом исчезновение эффекта усиления комбинационного рассеяния, как можно предположить, связано с началом окисления полуметаллических наночастиц магнетита, входящих в нанокомпозитную оболочку, до проявляющих полупроводниковые свойства наночастиц маггемита. В маггемите перенос заряда с возбужденного состояния его наночастиц на молекулы ЖК уже не происходит, при этом на спектрах появляется достаточно заметный фон, соответствующий межзонным переходам электронов в маггемите. Дальнейшее разрушение оболочки приводит спустя время порядка полугода к её деградации, что и наблюдается в виде коалесценции отдельных капель ЖК.

Рис. 1 Изображение стабилизированной полиэлектролитным покрытием, содержащим наночастицы Ре304, эмульсии жидкого кристалла в воде: а).изображение эмульсии методом конфокальной микроскопии КР, чередованием чёрно-белых градиентов кодируется средняя интенсивность в диапазоне волновых чисел 1500-1750 см-1. Ь). Спектры КР вблизи границы капли жидкого кристалла (1), в середине объёма капли (2, интенсивность умножена в 10 раз), в объеме воды (3, интенсивность умножена в 10 раз). Для наглядности спектр 1 смещён на 4000 единиц по интенсивности, спектр 2 на 2000 единиц по интенсивности. Цифрами на изображении микроскопии обозначены точки снятия спектров.

Спектры КР жидкокристаллического материала показаны на рис.2. Спектр рассеяния нематического жидкого кристалла в составе эмульсии, полученный при возбуждении лазером с длиной волны 473 нм, мощностью 35 мВт при времени накопления сигнала 1 с показан на рис.2 сплошной линией, теоретически рассчитанный гибридным методом функционала плотности ВЗЬУР в приближении гауссова базиса 60-31 в пакете РСОАМЕЗБЛпгеАу17 пунктирной. В ходе расчёта сначала проводилась оптимизация геометрии молекулы путём поиска такого набора координат ядер, который будет соответствовать локальному минимуму на потенциальной поверхности энергии. Далее рассчитывался гессиан, или матрица вторых производных в точке минимума, а затем производился расчет производных тензора поляризуемости по координатам, которые пересчитывались в активности спектров комбинационного рассеяния. Затем проводился анализ колебательных мод, при котором анализировался вклад естественных координат молекулы в соответствующие линии спектра, и моделирование спектра с учётом уширения линий, пересчёта активности комбинационного рассеяния в интенсивность и компенсации переоценки волновых чисел вариационным методом.

17 А. А. Огапоувку, РС ОАМЕЗЭ/ЛгеАу, Уегаоп 7.1.С, http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/index.html

10000

9000

8000

? 7000 о

^ 6000 л

и

£ 5000 £ О X

= 4000 3000 2000 1000 о

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Волновое число, см"'

Рис.2 Экспериментальный (1) и теоретически рассчитанный методом теории функционала плотности (2) спектры КР НЖК-807. Схематически показаны основные колебательные моды,

активные в КР

В заключении сформулированы основные результаты работы и выводы:

1. Методами спектроскопии комбинационного рассеяния и атомно-силовой микроскопии показано, что под действием лазерного излучения происходит разогрев композитного покрытия полиаллиламина гидрохлорид/ полистиролсульфонат натрия, содержащего одностенные углеродные нанотрубки в области фокуса и прилегающей до температур выше температуры разрушения углеродных нанотрубок (700 °С на воздухе по данным литературы) и локальное разрушение покрытия с образованием неупорядоченных углеродных структур типа сажи.

2. Установлено, что изменение концентрации фото- и термостойких красителей - фталоцианинов железа и меди описывается экспоненциальной зависимостью. Характерное время для фталоцианина железа при использовании лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм, плотностью мощности 22 мВт/мкм2 составляет 1,7±0,5 мин.

3. Методами КР-спектроскопии и КР-микроскопии исследованы стабилизированные полиэлектролитными покрытиями на основе

полиаллиламина гидрохлорида/полистиролсульфоната натрия эмульсии нематического жидкого кристалла в воде. Обнаружен эффект усиления комбинационного рассеяния света молекулами жидкого кристалла вблизи поверхности покрытия, содержащего наночастицы магнетита.

4. Измерены и теоретически рассчитаны методами теории функционала плотности спектры комбинационного рассеяния водорастворимых сульфопроизводных фталоцианинов меди и железа, нематического жидкого кристалла НЖК-407, установлено соответствие между колебаниями в молекулах и линиями в спектре.

5. Разработан метод компенсации медленных дрейфов в системах атомно-силовой микроскопии, позволяющий изучать малые изменения в морфологии поверхностей.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи списка ВАК:

• Стабилизация водной эмульсии жидкого кристалла методом последовательной адсорбции полиэлектролитов и наночастиц магнетита / А.В. Садовой, Д.Н. Браташов, A.M. Ященок, Ю.И. Свенская, Г.Б. Сухорукое, Д.А. Горин // ПЖТФ. - 2010. - Т. 36. - №. 2. - Р. 87-94.

• Carbon Nanotubes on Polymeric Microcapsules: Free-Standing Structures and Point-wise Laser Opening / A.M. Yashchenok, D. N. Bratashov, D.A. Gorin, M.V. Lomova, A.M. Pavlov, A.V. Sapelkin, B.S. Shim, GB. Khomutov, N.A. Kotov, GB. Sukhorukov, H.Mohwald, A.G Skirtach // Advanced Functional Materials. - 2010. - V. 18. - P. 3136-3142.

• Raman imaging and photodegradation study of phthalocyanine containing microcapsules and coated particles / D.N. Bratashov, A. Masic, A.M. Yashchenok, M.F. Bedard, O.A. Inozemtseva, D.A. Gorin, T. Basova, Т.К. Sievers, GB. Sukhorukov, M. Winterhalter, H. Mohwald, A.G Skirtach, // J. Raman. Spectroscopy. - 2011. - V. 42, - Issue 10, - P. 1901-1907.

тезисы докладов:

• Eugeny G. Gluhovskoy and Daniil N. Bratashov Molecular dynamics of arachidic acid monolayers - Proceedings of SPIE ~ Volume 6537 Saratov Fall Meeting 2006: Laser Physics and Photonics, Spectroscopy and Molecular Modeling VII, Vladimir L. Derbov, Leonid A. Melnikov, Lev M. Babkov, Editors, 65370L (Jun. 13, 2007)

• Глуховской Е.Г., Садовой A.B., Браташов Д.Н. Особенности формирования ленгмюровских монослоев сложных смесей с нематическим жидким кристаллом // Третья Всероссийская конференция (с международным участием) "Химия поверхности и нанотехнология" (Санкт-Петербург - Хилово, 24 сентября - 01 октября 2006 г.). Тез. докл. СПб.: ООО "ИК Синтез", 2006. - 320 с. (С.85-86)

• Глуховской Е.Г., Браташов Д.Н. Формирование и свойства ленгмюровских монослоев смеси арахиновая кислота - жидкокристаллический материал // Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы: Труды VIII международной конференции. - Ульяновск: УлГУ, 2006. - 284 с. - С.95.

• Глуховской Е.Г., Браташов Д.Н. Изучение физической адсорбции этанола плёнками Ленгмюра - Блоджетт арахиновой кислоты методом молекулярной динамики: Труды IX международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» - Ульяновск: УлГУ,

2007.-323 С.-С.28.

Подписано к печати 03.10.2012 года. Формат 60x48 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 100 экз. Заказ № 246-Т

Отпечатано в типографии СГУ Саратов, Большая Казачья 112-а Тел. (8452) 27-33-85

 
Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Браташов, Даниил Николаевич

РАЗДЕЛ 1. Введение

1.1. Актуальность темы

1.2. Цель и задачи исследования

1.3. Научная новизна работы.

1.4. Практическая значимость.

1.5. Достоверность научных результатов.

РАЗДЕЛ 2. Получение и исследование проводящих органических и нанокомпозитных материалов электроники

2.1. Органические материалы электроники

2.2. Способы формирования электронных приборов на основе органических материалов.

2.3. Применение комбинационного рассеяния для изучения процессов в органических проводящих материалах.

РАЗДЕЛ 3. Лазерная литография полиэлектролитного покрытия, содержащего одностенпые углеродные нанотрубки

3.1. Введение.

3.2. Создание полиэлектролитных покрытий, содержащих в своём составе одностенпые углеродные нанотрубки.

3.3. Методы исследования и анализа образцов.

3.4. Разрушение полиэлектролитного покрытия, содержащего одностопные углеродные нанотрубки действием лазерного излучения

РАЗДЕЛ 4. Исследование фотостимулированной деградации композитных полиэлектролитных покрытий, содержащих фталоцианины металлов

4.1. Введение

4.2. Создание полиэлектролитных покрытий, содержащих в своём составе сульфопроизводные фталоцианинов железа и меди.

4.3. Методы исследования и анализа образцов.

4.4. Оптические свойства композитного полиэлектролитного покрытия, содержащего фталоцианины железа и меди.

4.5. Резонансное усиление в спектрах комбинационного рассеяния суль-фопроизводных фталоцианинов металлов.

4.6. Исследование фотостимулированной деградации сульфопроизвод-ных фталоцианинов металлов в полиэлектролитных покрытиях

РАЗДЕЛ 5. Усиленное поверхностью магнетита комбинационное рассеяние в молекулах цианобифенилов

5.1. Введение

5.2. Формирование эмульсии жидкого кристалла в воде и создание полиэлектролитной оболочки.

5.3. Методы исследования и анализа образцов.

5.4. Усиление комбинационного рассеяния света нематическим жид-крим кристаллом НЖК-807 вблизи наночастиц магнетита

 
Введение диссертация по физике, на тему "Действие лазерного излучения высокой плотности мощности на состав и морфологию поверхности органических и композитных материалов оптоэлектроники"

1.1. Актуальность темы

Значительный интерес в настоящее время представляет создание органических и нанокомпозитных функциональных покрытий на основе материалов с высокой проводимостью или полупроводниковыми свойствами [1]. Развитие технологий создания приборов микроэлектроники на основе таких материалов позволит перейти на гибкие подложки, а также создавать устройства большой площади, например, для фотовольтаики и дисплейных систем [2]. Можно также отметить перспективность органических проводящих материалов для создания массивов биохимических датчиков — биочипов [3]. Широкое распространение получают электрофоретические и другие виды бистабильных дисплеев, сохраняющие изображение при отсутствии питающих и управляющих напряжений, электрохромные покрытия, меняющие свой цвет и оптическую плотность под действием электрических управляющих сигналов, дисплейные устройства из органических светоизлучающих диодных структур с активной управляющей транзисторной матрицей на основе углеродных нанотрубок [4] и низкомолекулярных красителей, проявляющих полупроводниковые свойства, таких как фталоцианины металлов и неитацсны [5].

Основным технологическим процессом производства полупроводниковых приборов на основе органических и нанокомпозитных материалов является процесс струйной печати [6]. Но для этой технологии характерны ограничения, связанные с выбором материалов — их вязкостью, смачиваемостью ими подложки и нанесенных на неё слоёв других материалов, термостойкостью в случае использования пузырьковой технологии струйной печати. Процесс струйной печати по своей природе является последовательным, а его распараллеливание путём увеличения числа печатающих дюз приводит к снижению надёжности печатного устройства в целом, значительному его усложнению.

Для устранения этих ограничений может представлять интерес переход от процесса струйной печати к процессу контролируемого разрушения сплошного непрерывного слоя покрытия действием лазерного излучения [7]. Оборудование для такого процесса в настоящее время достаточно распространено. Так как для создания устройств отображения информации необходимо создание периодической структуры с однотипными функциональными элементами, образующими отдельные светоизлучающие устройства или контакты к элек-трофоретическим ячейкам, элементы транзисторных структур в устройствах с активной матрицей, то возможна параллельная обработка большого участка поверхности линейкой из лазерных диодов. Дополнительным положительным фактором является возможность бесконтактной обработки поверхности.

Однако, процесс модификации покрытия под действием лазерного излучения может происходить различными путями, для каждого из которых существуют свои ограничения. Так, например, тепловое воздействие лазерного излучения приводит к образованию повреждённой за счёт теплопроводности покрытия области, окружающей непосредственно область воздействия оптического излучения. Фотохимические процессы протекают достаточно длительное время и требуют подбора длины волны, для которой энергия кванта больше порога активации соответствующего химического процесса.

Кроме того, поскольку сам процесс разрушения является бесконтактным, интерес представляет использование методов лазерной спектроскопии для анализа происходящих в образце процессов. Использование методов спектроскопии комбинационного рассеяния позволяет определять химический состав в области действия лазерного излучения, наблюдать за протеканием химических реакций, определять структуру и свойства проводящих материалов, например, углеродных нанотрубок [8], исследовать процесс переноса отдельных электронов через молекулы с 7г-сопряженными связями [9].

Исходя из всего вышесказанного, можно сформулировать цель и задачи исследования.

 
Заключение диссертации по теме "Оптика"

Основные результаты работы и выводы:

1. Методами спектроскопии комбинационного рассеяния и атомно-силовой микроскопии показано, что под действием лазерного излучения происходит разогрев композитного покрытия полиаллиламина гидрохлорид/ полистиролсульфонат натрия, содержащего одностенные углеродные нанотрубки в области фокуса и прилегающей до температур выше температуры разрушения углеродных нанотрубок (700 °С на воздухе по данным литературы [109]) и локальное разрушение покрытия с образованием неупорядоченных углеродных структур типа сажи.

2. Установлено, что изменение концентрации фото- и термостойких красителей - фталоцианинов железа и меди описывается экспоненциальной зависимостью. Характерное время для фталоцианина железа при использовании лазерного излучения с длиной волны 632,8 нм, плотностью мощности 22 мВт/мкм2 составляет 1,7 ± 0, 5 мин.

3. Методами КР-спектроскопии и КР-микроскопии исследованы стабилизированные полиэлектролитными покрытиями на основе полиаллиламина гидрохлорида/полистиролсульфоната натрия эмульсии тематического жидкого кристалла в воде. Обнаружен эффект усиления комбинационного рассеяния света молекулами жидкого кристалла вблизи поверхности покрытия, содержащего наночастицы магнетита.

4. Измерены и теоретически рассчитаны методами теории функционала плотности спектры комбинационного рассеяния водорастворимых суль-фопроизводных фталоцианинов меди и железа, нематического жидкого кристалла НЖК-407, установлено соответствие между колебаниями в молекулах и линиями в спектре.

5. Разработан метод компенсации медленных дрейфов в системах атомно-силовой микроскопии, позволяющий изучать малые изменения в морфологии поверхностей.

 
Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Браташов, Даниил Николаевич, Саратов

1. Forrest, S. R. The path to ubiquitous and low-cost organic electronic appliances on plastic / S. R. Forrest // Nature. — 2004,— Vol. 428, no. 6986.— Pp. 911-918. http://dx.doi.org/l0.1038/nature02498.

2. Rogers, J. A. Materials and mechanics for stretchable electronics / J. A. Rogers, T. Someya, Y. Huang // Science. 2010. - Vol. 327, no. 5973. - Pp. 1603-1607.http://www.sciencemag.org/content/327/5973/1603.abstract.

3. Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability / T. Sekitani, U. Zschieschang, H. Klauk, T. Someya // Nature Materials. — 2010.— Vol. 9, ПО. 12.— Pp. 1015-1022. http://dx.doi.org/10.1038/nmat2896.

4. Radtke, D. Laser-lithography on non-planar surfaces / D. Radtke, U. D. Zeitner // Opt. Express. 2007.-Feb. - Vol. 15, no. 3.- Pp. 1167-1174. http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?URI=oe-15-3-1167.

5. Necas, D. Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis / D. Necas, P. Klapetek // Central European Journal of Physics. — 2012.— Vol. 10.— Pp. 181-188. http://dx.doi.org/10.2478/sll534-011-0096-2.

6. Johnson, R. D. NIST computational chemistry comparison and benchmark database, NIST standard reference database number 101, release 15b.— August 2011. http://cccbdb.nist.gov/.

7. Clark, J. Organic photonics for communications / J. Clark, G. Lan-zani // Nature Photonics.— 2010,— Vol. 4, no. 7,- Pp. 438-446. http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2010.160.

8. Organic thin film transistors / C. Reese, M. R.oberts, M. Ling, Z. Bao // Materials Today.— 2004,— Vol. 7, no. 9.- Pp. 20-27. http : // ww w .scienccdirect .corn/science/article/pii/S1369702104003980.

9. Large area, high resolution, dry printing of conducting polymers for organic electronics / G. B. Blanchet, Y.-L. Loo, J. A. Rogers et al. // Applied Physics Letters.— 2003.— Vol. 82, no. 3,— Pp. 463-465. http: //link.aip.org/link/7APL/82/463/1.

10. Stutzmann, N. Self-aligned, vertical-channel, polymer field-effect transistors / N. Stutzmann, R. H. Friend, H. Sirringhaus // Science.- 2003.- Vol. 299, no. 5614.— Pp. 1881-1884. http: / / www.sciencemag.org/content/299/5614/1881.abstract.

11. Oligomer-based organic distributed feedback lasers by room-temperature nanoimprint lithography / D. Pisignano, L. Persano, P. Visconti et al. // Applied Physics Letters.— 2003. — Vol. 83, no. 13,— Pp. 2545-2547. http://link.aip.org/link/7APL/83/2545/JL

12. All-polymer field-effect transistor realized by printing techniques / F. Garnier, R. Hajlaoui, A. Yassar, P. Srivasta-va // Science1994. — Vol. 265, no. 5179.— Pp. 1684-1686. http://www.sciencemag.org/content/265/5179/1684.abstract.

13. High-performance plastic transistors fabricated by printing techniques / Z. Bao, Y. Feng, A. Dodabalapur et al. // Chemistry of Materials. — 1997. — Vol. 9, no. 6.—Pp. 1299-1301. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/crn9701163.

14. Subtractive patterning via chemical lift-off lithography / W.-S. Liao, S. Che-unkar, H. H. Cao et al. // Science. 2012. - Vol. 337, no. 6101. - Pp. 15171521. http://www.sciencernag. org/content/337/6101/1517.abstract.

15. Direct writing of electronic and sensor materials using a laser transfer technique / A. Pique, D. B. Chrisey, J. M. Fitz-Gerald et al. // Journal of Materials Research.— 2000.- Vol. 15.- Pp. 1872-1875. http://dx.doi.org/10.1557/JMR.2000.0271.

16. Laser-induced forward transfer of Ti02~Au nanocomposite films for mask-less patterning / H. Sakata, S. Chakraborty, E. Yokoyama et al. // Applied Physics Letters.— 2005.— Vol. 86, no. 11.— P. 114104. http://link.aip.org/link/?APL/86/114104/l.

17. Mierodroplet deposition of copper film by femtosecond laser-induced forward transfer / L. Yang, C. Wang, X. Ni et al. // Applied Physics Letters.— 2006. — Vol. 89, no. 16.-P. 161110. http: //link, aip.org/link/? APL/89/161110/1.

18. Stutzmann, N. Self-aligned, vertical-channel, polymer field-effect transistors / N. Stutzmann, R. H. Friend, H. Sirringhaus / / Science.- 2003,- Vol. 299, no. 5614,— Pp. 1881-1884. http://www.sciencemag.org/contcnt/299/5614/1881.abstract.

19. High-resolution inkjet printing of all-polymer transistor circuits / H. Sirringhaus, T. Kawase, R. H. Friend et al. / / Science.- 2000,- Vol. 290, no. 5499.- Pp. 2123-2126. http://www.sciencemag.org/content/290/5499/2123.abstract.

20. Lord Rayleigh, F.R.S. On the instability of jets / Lord Rayleigh, F.R.S. // Proceedings of the London Mathematical Society.— 1878.— Vol. sl-10, no. 1. — Pp. 4—13. http://plms.oxfordjournals.org/content/sl-10/l/4.short.

21. Nozzleless droplet formation with focused acoustic beams / S. A. El-rod, B. Hadimioglu, B. T. Khuri-Yakub et al. // Journal of Applied Physics1989. Vol. 65, no. 9. - Pp. 3441-3447. http://link.aip.org/link/7JAP/65/3441/!.

22. Additive jet printing of polymer thin-film transistors / K. E. Paul, W. S. Wong, S. E. Ready, R. A. Street // Applied Physics Letters. 2003. -Vol. 83, no. 10. —Pp. 2070-2072. http://link.aip.org/link/?APL/83/2070/l.

23. Super-fine ink-jet printing: toward the minimal manufacturing system / K. Murata, J. Matsumoto, A. Tezuka et al. // Microsystem Technologies.- 2005. — Vol. 12,- Pp. 2-7,- 10.1007/s00542-005-0023-9. http://dx.doi.org/10.1007/s00542-005-0023-9.

24. High-resolution electrohydrodynamic jet printing / J.-U. Park, M. Hardy, S. J. Kang et al. // Nature Materials. 2007. - Vol. 6, no. 10. - Pp. 782789. http://dx.doi.org/10.1038/nmatl974.

25. Dewetting of conducting polymer inkjet droplets on patterned surfaces / J. Z. Wang, Z. H. Zheng, H. W. Li et al. // Nature Materials.- 2004,-Vol. 3, no. 3. — Pp. 171-176. http://dx.doi.org/10.1038/nmatl073.

26. Lithography-free, self-aligned inkjet printing with sub-hundred-nanometer resolution / C. W. Sele, T. von Werne, R. H. Friend, H. Sirringhaus // Advanced Materials. — 2005.- Vol. 17, no. 8,- Pp. 997-1001. http://dx.doi.org/10.1002/adina.200401285.

27. Beam pen lithography / F. Huo, G. Zheng, X. Liao et al. // Nature Nan-otechnologies. 2010. - Vol. 5. - Pp. 637-640. - 10.1038/nnano.2010.161. http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2010.161.

28. Direct laser patterning of conductive wires on three-dimensional polymeric microstructures / C. N. LaFratta, D. Lim, K. O'Malley et al. // Chemistry of Materials. 2006. — Vol. 18, no. 8. - Pp. 2038-2042. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm0525306.

29. Achieving A/20 resolution by one-color initiation and deactivation of polymerization / L. Li, R. R. Gattass, E. Gershgoren et al. // Science2009.- Vol. 324, no. 5929.- Pp. 910-913.http: / / www.sciencemag.org/content /324/5929/910.abstract.

30. Пентин, Ю. Основы молекулярной спектроскопии / Ю. Пентин, Г. Ку-рамигаиа. — М: Мир; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. — С. 398.

31. Brillouin, L. Diffusion of light and X-rays by a transparent homogeneous body / L. Brillouin // Ann. Phys. (Paris).- 1922.- Vol. 17.- Pp. 88-122.

32. Smekal, A. Zur quantentheorie der dispersion / A. Smekal // Naturwissenschaften.— 1923,— Vol. 11.— Pp. 873-875. http://dx.doi.org/10.1007/BF01576902.

33. Kramers, H. über die Streuung von Strahlung durch atome / H. Kramers, W. Heisenberg // Zeitschrift für Physik A Iladrons and Nuclei. — 1925. — Vol. 31,—Pp. 681-708. http://dx.doi.org/10.1007/BF02980624.

34. Tamm, I. E. Uber die quantentheorie der molekularen lichtzerstreuung in festen körpern / I. E. Tamm // Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei. — 1930. — Vol. 60. — Pp. 345-363. http://dx.doi.org/10.1007/BF01339935.

35. Raman, С. V. A new type of secondary radiation / С. V. Raman, K. S. Krishnan // Nature.- 1928.-- Vol. 121.— Pp. 501-502.http://vvww.nature.com/nature/journal/vl21/n3048/abs/121501c0.html.

36. Landsberg, G. Über die lichtzerstreuung in kristallen / G. Landsberg, L. Man-delstam // Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei. — 1928. — Vol. 50. — Pp. 769-780. http://dx.doi.org/10.1007/BF01339412.

37. Fleischmann, M. Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode / M. Fleischmann, P. Hendra, A. McQuillan // Chemical Physics Letters.- 1974,- Vol. 26, no. 2,- Pp. 163-166. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0009261474853881.

38. Емельянов, В. Эффект гигантского комбинационного рассеяния света молекулами, адсорбированными на поверхности металла / В. Емельянов, Н. Коротеев // Успехи физических наук. — 1981.— Т. 135.—

39. C. 345-361. http://ufn.ni/ru/articles/1981/10/h/.

40. Surface-enhanced Raman scattering / A. Otto, I. Mrozek, H. Grabhorn, W. Akemann // Journal of Physics: Condensed Matter. — 1992. — Vol. 4, no. 5. —Pp. 1143-1212. http://stacks.iop.org/0953-8984/4/i=5/a=001.

41. Surface-enhanced Raman scattering (SERS) on transition metal and semiconductor nanostructures / X. Wang, W. Shi, G. She, L. Mu // Phys. Chem. Chem. Phys.— 2012,- Vol. 14,- Pp. 5891-5901. http://dx.doi.org/10.1039/C2CP40080D.

42. Electronic and optical properties of electromigrated molecular junctions /

43. D. R. Ward, G. D. Scott, Z. K. Keane et al. // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2008,— Vol. 20, no. 37.— P. 374118. http://stacks.iop.org/0953-8984/20/i=37/a=374118.

44. Electromigrated nanoscale gaps for surface-enhanced Raman spectroscopy / D. R. Ward, N. K. Grady, C. S. Levin et al. // Nano Letters. 2007. -Vol. 7, no. 5.—Pp. 1396-1400. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl070625w.

45. Vibrational and electronic heating in nanoscale junctions / D. R. Ward, D. A. Corley, J. M. Tour, D. Natelson // Nature Nanotechnologies. — 2011. — Vol. 6, no. 1,— Pp. 33-38. http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2010.240.

46. Iijima, S. Helical microtubules of graphitic carbon / S. Iijima // Nature.— 1991. — Vol. 354. — Pp. 56-58. http://dx.doi.org/10.1038/354056a0.

47. Iijima, S. Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter / S. Iijima, T. Ichihashi // Nature.- 1993,- Vol. 363, no. 6430,- Pp. 603-605. http://dx.doi.org/10.1038/363603a0.

48. Baughman, R. H. Carbon Nanotubes-the Route Toward Applications / R. H. Baughman, A. A. Zakhidov, W. A. de Heer // Science.— 2002. — Aug. —Vol. 297.—Pp. 787-793. http://dx.doi.org/10.1126/science.1060928.

49. Aligned carbon nanotube arrays formed by cutting a polymer resin — nanotube composite / P. M. Ajayan, O. Stephan, C. Colliex, D. Trauth // Science.— 1994.- Vol. 265, no. 5176.- Pp. 1212-1214. http://www.sciencemag.org/content/265/5176/1212.abstract.

50. Molecular design of strong single-wall carbon nanotube/polyelectrolyte multilayer composites / A. A. Mamedov, N. A. Kotov, M. Prato et al. // Nature Materials.— 2002. — Vol. 1, no. 3.— Pp. 190-194. http://dx.doi.org/10.1038/mnat747.

51. Layer-by-layer assembled composites from multiwall carbon nanotubes with different morphologies / M. Oleic, J. Ostrander, S. Jurga et al. // Nano Letters.- 2004.- Vol. 4, no. 10,- Pp. 1889-1895. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl048950w.

52. Coleman, J. N. Mechanical reinforcement of polymers using carbon nanotubes / J. N. Coleman, U. Khan, Y. K. Gun'ko // Advanced Materials.— 2006.— Vol. 18, no. 6,— Pp. 689-706. http://dx.doi.org/10.1002/adma.200501851.

53. Moniruzzaman, M. Polymer nanocompositcs containing carbon nanotubes / M. Moniruzzaman, K. I. Winey // Macromolecules. — 2006.— Vol. 39, 110. 16.— Pp. 5194-5205. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma060733p.

54. Ultrastrong and stiff layered polymer nanocomposites / P. Podsiadlo, A. K. Kaushik, E. M. Arruda et al. // Science. 2007.- Vol. 318, no. 5847.— Pp. 80-83. http://www.sciencemag.org/content/318/5847/80.abstract.

55. Nanostructured thin films made by dewetting method of laycr-by-layer assembly / B. S. Shim, P. Podsiadlo, D. G. Lilly et al. // Nano Letters.— 2007.- Vol. 7, no. 11.— Pp. 3266-3273. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl071245d.

56. Saito, Y. Field emission from carbon nanotubes and its application to electron sources / Y. Saito, S. Uemura // Carbon. — 2000. — Vol. 38, no. 2. — Pp. 169-182. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622399001396.

57. High-« dielectrics for advanced carbon-nanotube transistors and logic gates / A. Javey, H. Kim, M. Brink et al. // Nature Materials. — 2002. — Vol. 1, no. 4.— Pp. 241-246. http://dx.doi.org/10.1038/nmat769.

58. Peptides with selective affinity for carbon nanotubes / S. Wang, E. S. Humphreys, S.-Y. Chung et al. // Nature Materials. 2003. - Vol. 2, no. 3. —Pp. 196-200. http://dx.doi.org/10.1038/nmat833.

59. Structure-based carbon nanotube sorting by sequence-dependent DNA assembly / M. Zheng, A. Jagota, M. S. Strano et al. //

60. Science.- 2003.- Vol. 302, no. 5650.- Pp. 1545-1548. http://www.sciencemag.org/content/302/5650/1545.abstract.

61. Decker) G. Fuzzy nanoassemblies: Toward layered polymeric multicompos-ites / G. Decher // Science. 1997. - Vol. 277, no. 5330. - Pp. 1232-1237. http://www.scienccmag.org/contcnt/277/5330/1232.abstract.

62. Cui, J. Multiwalled carbon-nanotube-embedded microcapsules and their electrochemical behavior / J. Cui, Y. Liu, J. Hao // The Journal of Physical Chemistry C.- 2009.- Vol. 113, no. 10,- Pp. 3967-3972. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp808785j.

63. Layer-by-layer assembly of multiwall carbon nanotubes on spherical colloids / M. A. Correa-Duarte, A. Kosiorek, W. Kandulski et al. // Chemistry of Materials.- 2005,- Vol. 17, no. 12.- Pp. 3268-3272. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cm047710e.

64. Paunov, V. N. Fabrication of carbon nanotube-based microcapsules by a colloid templating technique / V. N. Paunov, M. in het Panhuis // Nanotech-nology. — 2005. — Vol. 16, no. 9. — Pp. 1522-1525. http://stacks.iop.org/0957-4484/16/i=9/a=019.

65. Microcapsules containing suspensions of carbon nanotubes / M. M. Caruso, S. R. Schelkopf, A. C. Jackson et al. // J. Mater. Chem. 2009. - Vol. 19. -Pp. -. http://dx.doi.org/10.1039/B910673A.

66. Diameter-selective dispersion of single-walled carbon nanotubes using a water-soluble, biocompatible polymer / H. Yang, S. C. Wang, P. Merrier, D. L. Akins // Chem. Cornmun.— 2006.— Pp. -. http://dx.doi.org/10.1039/B515896F.

67. Laser-induccd release of encapsulated materials inside living cells / A. G. Skirtach, A. Muñoz Javier, O. Kreft et al. // Angewandte Chemie International Edition.— 2006.— Vol. 45, no. 28,— Pp. 4612-4617. http://dx.doi.org/10.1002/anie.200504599.

68. Peracchia, C. Fixation by means of glutaraldchyde-hydrogen peroxide reaction products / C. Peracchia, B. S. Mittler // The Journal of Cell Biology.— 1972.— Vol. 53, no. 1.— Pp. 234-238. http: //jcb.rupress.org/content/53/1/234.short.

69. Raman spectroscopy of carbon nanotubes / M. Dresselhaus, G. Dresselhaus, R. Saito, A. Jorio // Physics Reports. 2005. - Vol. 409, no. 2. - Pp. 47-99. http: / / www.sciencedirect.com / science/article/pii/S0370157304004570.

70. Stokes and anti-Stokes Raman spectra of small-diameter isolated carbon nanotubes / A. G. Souza Filho, S. G. Chou, G. G. Samsonidze et al. // Phys. Rev. B.- 2004.-Mar.- Vol. 69.- P. 115428. http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB .69.115428.

71. Selective destruction of individual single walled carbon nanotubes by laser irradiation / B. Zandian, R. Kumar, J. Theiss et al. // Carbon2009.- Vol. 47, no. 5,— Pp. 1292-1296.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862230900027X.

72. Stability of carbon nanotubes to laser irradiation probed by Raman spectroscopy / D. Olevik, A. V. Soldatov, M. Dossot et al. // physica status solidi (b).~ 2008.— Vol. 245, no. 10.- Pp. 2212-2215. http://dx.doi.org/10.1002/pssb.200879661.

73. The role of metal nanoparticles in remote release of encapsulated materials / A. G. Skirtach, C. Dejugnat, D. Braun et al. // Nano Letters. — 2005. — Vol. 5, no. 7.— Pp. 1371-1377. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl050693n.

74. Che, J. Thermal conductivity of carbon nanotubes / J. Che, T. Cagin, W. A. G. Ill // Nanotechnology. — 2000.- Vol. 11, no. 2.- Pp. 65-69. http: / / stacks.iop.org/0957-4484/1 l/i=2 / a=305.

75. Swelling behavior of polyelectrolyte multilayers in saturated water vapor / J. E. Wong, F. Rehfeldt, P. Hánni et al. // Macromolecules. — 2004.- Vol. 37, no. 19.- Pp. 7285-7289. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma0351930.

76. Gregory, P. Industrial applications of phthalocyanines / P. Gregory // Journal of Porphyrins and Phthalocyanines. — 2000. — Vol. 4, no. 4. — Pp. 432-437. http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1099-1409(200006/07)4:4<432::AID-JPP254>3.0.CO;2-N.

77. W. Spangler, C. Recent development in the design of organic materials for optical power limiting / C. W. Spangler // J. Mater. Chem. — 1999. — Vol. 9.— Pp. 2013-2020. http://dx.doi.org/10.1039/A902802A.

78. Nakazumi, H. Organic colorants for laser disc optical data storage / H. Nakazumi // Journal of the Society of Dyers and Colourists.— 1988.— Vol. 104, no. 3,- Pp. 121-125. http://dx.doi.org/10.1111/j.l478-4408.1988.tb01153.x.

79. Application of phthalocyanine thin films in optical recording / D. Gu, Q. Chen, X. Tang et al. // Optics Communications.— 1995.— Vol. 121, no. 4-6,— Pp. 125-129.http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0030401895005244.

80. Optical recording performance of thin films of phthalocyanine compounds / D. Gu, Q. Chen, J. Shu et al. // Thin Solid Films.- 1995.— Vol. 257, no. 1.— Pp. 88-93. http: //www.sciencedirect .com / science / article / pii /0040609094063273.

81. Optical and recording properties of copper phthalocyanine films / Q. Chen, D. Gu, J. Shu et al. // Materials Science and Engineering: B.— 1994,— Vol. 25, no. 2-3.— Pp. 171-174. http://www.sciencedirect.com/scicnce/article/pii/0921510794902208.

82. Bonnett, R. Photosensitizers of the porphyrin and phthalocyanine series for photodynamic therapy / R. Bonnett // Chem. Soc. Rev. — 1995. — Vol. 24. — Pp. 19-33. http://dx.doi.org/10.1039/CS9952400019.

83. Phillips, D. The photochemistry of sensitisers for photodynamic therapy / D. Phillips // Pure Appl. Chem.- 1995. Vol. 67, no. 1. - Pp. 117-126. http://dx.doi.org.sci-hub.org/10.1351/pacl99567010117.

84. Aroca, R. Trace analysis of tetrasulphonated copper phthalocyanine by surface enhanced raman spectroscopy / R. Aroca, F. Martin // Journal of Raman Spectroscopy. — 1986. — Vol. 17, no. 3. — Pp. 243-247. http://dx.doi.org/10.1002/jrs.1250170303.

85. Becke, A. D. Density-functional thermochemistry. III. the role of exact exchange / A. D. Beeke // The Journal of Chemical Physics. — 1993.— Vol. 98, 110. 7. — Pp. 5648-5652. http://link.aip.org/link/?JCP/98/5648/l.

86. Lee, C. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density / C. Lee, W. Yang, R. G. Parr // Phys. Rev. B.- 1988.-Jan.- Vol. 37.- Pp. 785-789. http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.37.785.

87. Vosko, S. H. Accurate spin-dependent electron liquid correlation energies for local spin density calculations: a critical analysis / S. H. Vosko, L. Wilk, M. Nusair // Canadian Journal of Physics. — 1980. — Vol. 58, no. 8. —

88. Pp. 1200-1211. http://www.nrcresearchpress.com/doi/abs/10.1139/p80-159.

89. Cundari, T. R. Effective core potential methods for the lanthanides / T. R. Cundari, W. J. Stevens // The Journal of Chemical Physics. — 1993. — Vol. 98, no. 7.—Pp. 5555-5565. http://link.aip.org/link/?JCP/98/5555/l.

90. Granovsky, A. PC GAMESS/Firefly, version 7.1.G.http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/index.html.

91. Bode, B. M. Macmolplt: a graphical user interface for GAMESS / B. M. Bode, M. S. Gordon // Journal of Molecular Graphics and Modelling.- 1998.- Vol. 16, no. 3.— Pp. 133-138. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1093326399000029.

92. Kavarnos, G. J. Fundamentals of photoinduced electron transfer / G. J. Kavarnos. VCH Publishers, 1993.- P. 359.

93. Жаркова, Г. Жидкокристаллические композиты / Г. Жаркова, А. Со-нин. — Новосибирск: Наука., 1994. — С. 216.

94. Handbook of liquid crystal research / Ed. by P. Collings, J. Patel. — Oxford university press, New York, Oxford, 1997. — P. 591.

95. Single-substrate cholesteric liquid crystal displays by colloidal self-assembly / K. Chari, С. M. Rankin, D. M. Johnson et al. // Applied Physics Letters.— 2006. — Vol. 88, no. 4. — P. 043502. http://link.aip.org/link/?APL/88/043502/l.

96. Формирование и физико-химические свойства полиэлектролитных на-нокомпозитных микрокапсул / О. Иноземцева, С. Портиов, Т. Колесникова, Д. Горин // Российские панотехнологии. — 2007. — Т. 2, 9-10. — С. 68-80.

97. Formation of polyelectrolyte multilayer films at interfaces between ther-motropic liquid crystals and aqueous phases / N. A. Lockwood, K. Cadwell,

98. F. Caruso, N. L. Abbott // Advanced Materials. — 2006. — Vol. 18, no. 7. — Pp. 850-854. http://dx.doi.org/10.1002/adma.200502013.

99. Shchukin, D. G. Ultrasonically induced opening of polyelectrolyte microcontainers / D. G. Shchukin, D. A. Gorin, H. Mohwald // Langmuir. — 2006. — Vol. 22, no. 17. — Pp. 7400-7404. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la061047m.

100. Controlled rupture of magnetic polyelectrolyte microcapsules for drug delivery / S.-H. Ни, C.-H. Tsai, C.-F. Liao et al. // Langmuir. — 2008.- Vol. 24, no. 20,- Pp. 11811-11818.- PMID: 18808160. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la801138e.

101. Magnetic switch of permeability for polyelectrolyte microcapsules embedded with Co@Au nanoparticles / Z. Lu, M. D. Prouty, Z. Guo et al. // Langmuir.- 2005,- Vol. 21, no. 5.- Pp. 2042-2050. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la047629q.

102. Жидкокристаллические дисплеи: строение, синтез, свойства жидких кристаллов. / В. Титов, В. Севостьянов, Н. Кузьмин, А. Семёнов. — Минск: Изд-во НПООО «Микровидеосистемы», 1998. — С. 238.

103. Granovsky, A. PC GAMESS/Firefly, version 7.1.С.http://classic, chem. msu. su/gr an/ gamess/index, html.

104. Hassinen, T. New energy terms for reduced protein models implemented in an off-lattice force field / T. Hassinen, M. Perakyla // Journal of

105. Computational Chemistry. — 2001.- Vol. 22, no. 12.— Pp. 1229-1242.http://dx.doi.org/10.1002/jcc.1080.

106. Alvarez-Puebla, R. A. Traps and cages for universal SERS detection / R. A. Alvarez-Puebla, L. M. Liz-Marzan // Chem. Soc. Rev. — 2012,— Vol. 41,—Pp. 43-51. http://dx.doi.org/10.1039/ClCS15155J.

107. SERS-based sandwich immunoassay using antibody coated magnetic nanoparticles for Escherichia coli enumeration / B. Guven, N. Basaran-Akgul, E. Temur et al. // Analyst.— 2011.- Vol. 136,- Pp. 740-748. http://dx.doi.org/10.1039/C0AN00473A.

108. Multifunctional silver-embedded magnetic nanoparticles as SERS nanoprobes and their applications / B.-H. Jun, M. S. Noh, J. Kim et al. // Small- 2010.- Vol. 6, no. 1.- Pp. 119-125. http://dx.doi.org/10.1002/smll.200901459.

109. Surface electronic structure of the FeaO^lOO): Evidence of a half-metal to metal transition / M. Fonin, R. Pentcheva, Y. S. Ded-kov et al. // Phys. Rev. B. — 2005.-Sep.- Vol. 72.- P. 104436. http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.72.104436.

110. Shebanova, O. N. Raman study of magnetite (Fe^C^): laser-induced thermal effects and oxidation / O. N. Shebanova, P. Lazor // Journal of Raman Spectroscopy. — 2003.— Vol. 34, 110. 11.— Pp. 845-852. http://dx.doi.org/10.1002/jrs.1056.

111. Kiejna, A. Surface properties of clean and Au or Pd covered hematite (a — Fe304) (0001) / A. Kiejna, T. Pabisiak // Journal of Physics: Condensed Matter. — 2012,— Vol. 24, no. 9,— P. 095003. http://stacks.iop.org/0953-8984/24/i=9/a=095003.