| Περίληψη: | Οι συνεχώς αναπτυσσόμενη παραγωγή τρισδιάστατων μικροσυσκευών και μικρομηχανών για τις βιοεπιστήμες, τις τεχνολογίες ανίχνευσης και επικοινωνιών επιβάλλουν την παροχή προηγμένων λειτουργικών λεπτών υμενίων. Τα νανοσύνθετα υλικά έχουν πρωταρχικό ενδιαφέρον λόγω των προηγμένων, ρυθμιζόμενων και προσαρμοσμένων λειτουργιών τους για νέες μηχανικές, ηλεκτρονικές, οπτικές και βιολογικές εφαρμογές. Η κατασκευή αυτών των υμενίων σε πολύπλοκες μορφολογικά επιφάνειες παρουσιάζει αρκετές προκλήσεις. Στις διαδικασίες ανάπτυξης υμενίου υγρής φάσης, η επιφανειακή τάση και τα τριχοειδή φαινόμενα επηρεάζουν την δομική σταθερότητα και καταστρέφουν την τρισδιάστατη τοπογραφία του αντικειμένου. Επιπλέον, απαιτείται μια τεχνική χαμηλής θερμοκρασίας για την επεξεργασία ευαίσθητων στη θερμότητα υλικών. Τέλος απαιτούνται αυστηρότερες προϋποθέσεις για τον σχηματισμό συνθετικών υβριδίων και μιγμάτων ετερογενών υλικών.
Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, η παλμική εναπόθεση λέιζερ (PLD) είναι ο καταλληλότερος υποψήφιος, έχοντας ήδη αποδείξει την πλήρη συμβατότητα με τις παραπάνω απαιτήσεις. Λειτουργικά το κύριο πλεονέκτημα με το PLD είναι η παραγωγή ενός ενεργητικού πολυσυστατικού πλάσματος, που αποτελείται από ηλεκτρόνια, ιόντα, μόρια και μεγαλύτερα σωματίδια.
Αυτό το πλάσμα που παράγεται τόσο από στερεούς όσο και υγρούς στόχους, πιθανότατα αποτελούμενους από υλικά διαφορετικής φύσης, ταξιδεύει στο κενό και κατά την πρόσπτωση στο υπόστρωμα δημιουργεί ένα σύνθετο λεπτό υμένιο με νανομετρική ακρίβεια. Η ανάπτυξη της παλμικής εναπόθεσης λέιζερ τις τελευταίες δεκαετίες έχει ήδη αποδείξει την ευελιξία της να αναπτύσσει ανόργανες, οργανικές και υβριδικές επιστρώσεις σε ένα ευρύ φάσμα στερεών υποστρωμάτων. Αναμεσά στις σχετικές εξελίξεις αξίζει να επισημάνουμε του μεταλλικούς photo-ejectors για επιταχυντές σωματιδίων υψηλής ενέργειας, την επιταξιακή ανάπτυξη λέιζερ κυματοδηγού, τα λέιζερ υψηλής ισχύος, τα νανοσύνθετα οξείδια, συστήματα υάλων οπτοηλεκτρονικής και τους υπεραγωγούς. Επιπλέον η εναπόθεση πολυμερικών υλικών που έχει επιτευχθεί από την δεκαετία του 1980 έχει σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδος στην εναπόθεση πολυμερών και βιοϋλικών.
Η διπλωματική, εστιάζει στην κατασκευή λεπτών υμενίων μέσω παλμικής εναπόθεσης λέιζερ πάνω σε λειτουργικά τρισδιάστατα μικροαντικείμενα. Επί του παρόντος εγείρονται μεγάλες προκλήσεις στην κατασκευή βιοσυμβατών νανοσυσκευών, αισθητήρων, lab-on-chip και συμβατών πηγών φωτός. Τέτοια ζητήματα αντιμετωπίζει η παρούσα διπλωματική καταδεικνύοντας την παραδειγματική ανάπτυξη βιοπολυμερικών και πολυμερικών – ανόργανων νανοσύνθετων υμενίων σε μεταλλικά μηχανικά εξαρτήματα και οπτικές ίνες σκοπεύοντας σε εφαρμογές στο πεδίο της βιοεπιστήμης και την φωτονικής.
Το πρώτο παράδειγμα αφορά στην κατηγορία την βιοσυμβατών/βιοδιασπώμενων διατάξεων. Επικεντρώνεται στην κυτταρίνη, τον πιο άφθονο πολυσακχαρίτη ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως στη στην κλωστοϋφαντουργία, στο χαρτί, στην συσκευασία και στην ιατρική βιομηχανία, λόγω της αξιοσημείωτης δομικής του σταθερότητας, της βιοσυμβατότητας και της βιοδιασπασιμότητας. Η ανάδυση νέων εφαρμογών στην τεχνολογία τεχνητών ιστών, στους βιοαισθητήρες και στην οπτοηλεκτρονική βιοσυμβατών υλικών ενέπνευσαν την εκπόνηση αυτής της εργασίας στην οποία αναπτύσσονται υμένια κυτταρίνης σε τρισδιάστατα αντικείμενα που μιμούνται βιοϊατρικές διατάξεις.
Στο δεύτερο παράδειγμα εξετάζονται νανοσύνθετα πολυμερών – ανόργανων. Λεπτά υμένια μετάλλου – πολυμερούς έχουν δημιουργηθεί από την αποδόμηση στόχου. Επεκτείνοντας αυτήν την ιδέα σε σημαντικές οπτοηλεκτρονικές συσκευές, εξετάζεται η περίπτωση πηγών λευκού φωτός στέρεας κατάστασης (WLED) για σύγχρονο και ευέλικτο φωτισμό και βιομηχανικές εφαρμογές. Αναμεσά στους πολυάριθμους τύπους φωσφόρων, ο γαρνήτης Y3Al5O12:Ce (YAG:Ce) είναι βασικός εκπρόσωπος. Αν και έχει αναπτυχθεί εμπλουτισμένο επιταξιακό Y3Al5O12 με την παλμική εναπόθεση λέιζερ και πρόσφατα κρυσταλλικός YAG:Ce φωσφόρος έχει αναφερθεί απέχει από τις τεχνικές ανάπτυξης χαμηλών θερμοκρασιών που μας απασχολεί εδώ. Η εφαρμογή συνθέτων πολυμερών – φωσφόρων είναι μια μοναδική λύση που μας οδήγησε στην δημιουργία ενός νανοσύνθετων υμενίων polymethylmethacrylate (PMMA)/YAG:Ce σε τρισδιάστατα μηχανικά μικροαντικείμενα και οπτικές στα οποία παρατηρήθηκε φθορισμός.
|
|---|
