Формирование и изучение монослоев красителей, введенных в полимерную матрицу, страница 8

Измерения эффекта Штарка позволяет судить о характере дипольной ориентации в моно- и мультислоях, судить о типе (X, Y, Z) слоев. Также этим методом можно делать количественные оценки разупорядочения диполей. Чувствительность метода Штарк-эффекта достаточна для проведения измерения на одном мономолекулярном слое. Анализируя спектр эффекта Штарка, можно осуществлять контроль за ориентацией молекул в сверхрешетках ПЛБ [1].

Большие перспективы для исследования структурных свойств, поверхностного рельефа имеют методы сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии (СТМ и АСМ) [36, 37]. С помощью СТМ удалось идентифицировать отдельные полимерные цепи и их фрагменты, а также определить их размер. Метод позволяет получить картину рельефа поверхности, оценить качество получаемых ПЛБ, определить толщину пленки с высокой точностью. В отличие от СТМ, метод АСМ позволяет изучать диэлектрические ПЛБ, с разрешением близким к СТМ. Так в работе [38] методом АСМ исследовалось качество получаемых ПЛБ стеарата кадмия на подложках GaAs и CdS. Установлено, что более качественные монослои получаются на подложках из CdS.

Некоторые из используемых методов исследования физических свойств ПЛБ суммированы в табл.

Таблица

Возможности некоторых методов исследования ПЛБ

Дихроизм и другие  спектральные особенности

Простые амфифильные молекулы типа стеариновой кислоты имеют насыщенные

  –C-C- связи, и их электронная система поглощает излучения лишь в области коротких, ультрафиолетовых волн. Разумеется, характеристические колебания атомов и целых молекулярных фрагментов дают соответствующие полосы и в инфракрасной области спектра. Существует, однако, обширный класс молекул с ненасыщенными (двойными и тройными) связями. Особенно важен случай, когда ненасыщенные и насыщенные связи чередуются, образуя протяженную цепочку сопряженных связей. Вдоль этой цепочки избыточные p-электроны делокализованы; они находятся в просторной потенциальной яме, и поэтому расстояние между их энергетическими уровнями мало. Такие молекулы поглощают свет сравнительно длинноволнового диапазона (красители, некоторые полимеры типа полидиацетилена и т.п. ), причем поглащающий осциллятор направлен в среднем вдоль цепи сопряжения.

Ясно, что если молекула поглощает свет анизотропно, то и лэнгмюровская пленка с заданной ориентацией молекул будет поглощать свет анизотропно. При этом нужно различать два вида анизотропии. В первом, наиболее типичном случае, имеется цилиндрическая симметрия структуры относительно нормали к пленке. Тогда нормаль является единственным выделенным направлением, и, чтобы увидеть анизотропию, нужно освещать пленку под некоторым углом к нормали.

Второй, совершенно особый случай соответствует оптической анизотропии в плоскости пленки Ленгмюра-Блоджетт. Такая анизотропия может быть создана, например, самим процессом вытягивания подложки сквозь поверхностный монослой. Так молекулы стеариновой кислоты иногда приобретают согласованный наклон в направлении вытягивания, что видно по дихроизму ИК-поглощения даже при пропускания света вдоль нормали к пленке. Другой причиной отклонения структуры