روشی برای رشد کنترل شده بلورها

یک گروه تحقیقاتی موفق شده است با استفاده از الگودهی سطح، بلورهایی با جهت‌گیری دلخواه تولید کند. برای این کار انرژی سطح را به‌نحوی مطلوب تغییر داده و با این کار بلورها مجبور به رشد و جهت‌گیری در مسیر مشخص می‌شوند.

یک گروه تحقیقاتی موفق شده است با استفاده از الگودهی سطح، بلورهایی با
جهت‌گیری دلخواه تولید کند. برای این کار انرژی سطح را به‌نحوی مطلوب تغییر
داده و با این کار بلورها مجبور به رشد و جهت‌گیری در مسیر مشخص می‌شوند.

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 به‌جهت‌گیری بلورها در فیلم دارد. در فیلم‌های
نازک آلی که روی یک زیرلایه رسوب داده می‌شود، متبلور شدن اغلب به‌صورت
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 به‌صورت 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 به‌روی زیرلایه منتقل می‌شوند کاملا آمورف هستند
اما زمانی‌که در معرض بخارات حلال قرار می‌گیرند فرآیند متبلور شدن از طریق
هسته‌زایی کلید می‌خورد در نتیجه اسفرولیت‌ها رشد می‌کنند ( اسفرولیت ابرساختار
بلوری است که در مواد مختلف مشاهده می‌شود). ما دریافتیم که نرخ رشد این ساختارها
به‌شدت به انرژی سطحی زیرلایه بستگی دارد، بنابراین اگر پیش از ایجاد فیلم نازک
انرژی سطحی را به‌نحوی مشخص تغییر دهیم آنگاه 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
هیچگونه 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.