روشی برای رشد کنترل شده بلورها

یک گروه تحقیقاتی با استفاده از الگودهی سطح، موفق به تولید بلورهایی با جهت‌گیری دلخواه شده است.

فیلم‌های نازک ساخته شده از مولکول‌های کربنی و پلیمر می‌تواند کاربردهای متعددی داشته باشد؛ برای مثال از آنها می‌توان در تولید حسگرهای زیستی، پیل‌های خورشیدی، نمایشگرهای نشرنوری و … استفاده کرد. معمولا خواصی نظیر لومینسانس و رسانایی بستگی به‌ جهت‌گیری بلورها در فیلم دارد. در فیلم‌های نازک آلی که روی یک زیرلایه رسوب داده می‌شود، متبلور شدن اغلب به‌ صورت ایزوتروپیکی در صفحه فیلم اتفاق می‌افتد. تحقیقات زیادی روی کنترل این جهت‌گیری بلوری در فیلم‌های نازک آلی انجام می‌شود. استفاده از گرادیان دمایی و قدرت جاذبه می‌تواند به‌ صورت غیرمستقیم در کنترل جهت‌گیری بلورها مفید باشد.

با این حال کنترل جهت‌گیری دو بعدی بلورها در فیلم‌های نازک آلی بسیار دشوار است. اخیرا پژوهشگران موفق به ارائه روش جدیدی شدند که با استفاده از آن می‌توان متبلور شدن را در الگویی دلخواه روی صفحه فیلم‌های آلی انجام داد. این فیلم‌ها تقریبا ۱۰۰ نانومتر ضخامت داشته و با استفاده از نیمه‌هادی آلی تری اتیل سیل اتینیل انترادی تیوفن (TES ADT) ساخته می‌شوند.

«لین لو» پژوهشگر دانشگاه پرینستون می‌گوید: فیلم‌های نازک TES ADT زمانی که از محلول به‌ روی زیرلایه منتقل می‌شوند، کاملا آمورف هستند؛ اما زمانی‌ که در معرض بخارات حلال قرار می‌گیرند، فرایند متبلور شدن از طریق هسته‌زایی کلید می‌خورد، در نتیجه اسفرولیت‌ها یا همان ابرساختارهای بلوری که در مواد مختلف مشاهده می‌شوند، رشد می‌کنند. ما دریافتیم که نرخ رشد این ساختارها به‌ شدت به انرژی سطحی زیرلایه بستگی دارد، بنابراین اگر پیش از ایجاد فیلم نازک انرژی سطحی را به‌ نحوی مشخص تغییر دهیم، آن گاه می‌توان بلورهای تولید شده را در مسیری دلخواه ایجاد کرد.

نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Guiding Crystallization around Bends and Sharp Corners در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است.

در این روش، انرژی سطحی مسیر مورد نظر به نحوی انتخاب می‌شود که متبلور شدن در آن مسیر به سرعت انجام شود و در نواحی اطراف آن مسیر، انرژی طوری انتخاب می‌شود که هیچ گونه متبلور شدن انجام نشود. در واقع بلورهای روی سطح مسیر مورد نظر که جهت‌گیری موازی مسیر دارند، به سرعت رشد می‌کنند، در حالی که بلورهایی با جهت‌گیری غیرموازی رشد نخواهند کرد. در نتیجه بلورها در مسیری مشخص شروع به رشد می‌کنند و حتی در گوشه‌های تیز و خم شده نیز بلور ایجاد می‌شود. بنابراین با استفاده از این روش می‌توان در مسیری دلخواه جهت‌گیری بلور را مشخص کرد.