پیشرفتی جدید در فرایند رسوب‌دهی لایه به لایه

گروهی از محققان فرانسوی و آلمانی یک فرایند جدید برای تولید روکش‌های بسیار نازک ارائه کرده‌اند که ساده، چندمنظوره و برای فرایندهای مقیاس بزرگ، مناسب است.

روکش‌ها موجب عامل‌دار شدن سطوح می‌شوند تا
از آنها در برابر فرایندهای مختلفی همچون خوردگی، سایش و فرسایش محافظت
کرده و یا ظاهر زیبایی به آنها ببخشند. روکش‌های خودرو و تابه‌های نچسب
مثال‌های خوبی در این زمینه هستند. از سوی دیگر لنزهای تماسی، قطعات کاشتنی
بدن، LEDها و پیل‌های فتوولتائیک به روکش‌های بسیار نازکی نیاز دارند. حال
گروهی از محققان موسسه Charles Sadron (واقع در استراسبورگ فرانسه) به
رهبری گرو دچر یک فرایند جدید برای تولید روکش‌های بسیار نازک ارائه کرده‌اند
که ساده، چندمنظوره و برای فرایندهای مقیاس بزرگ، مناسب است.
یکی از فرایندهای ساده و در عین حال
قدرتمند برای تولید فیلم‌های نانوساختار، روش رسوب‌دهی لایه به لایه است.
در این روش دو جزء برهمکنش‌کننده، همچون پلیمرهای باردار منفی و مثبت، به
صورت یک در میان از محلول روی سطح جذب شده و از طریق فرایند خودآرایی، فیلم‌های
نازک هیبریدی را شکل می‌دهند. یکی از پیشرفت‌هایی که در این روش صورت گرفته
است، استفاده از رسوب‌دهی پاششی است که در آن بخارهای اتمی حاوی هر دو جزء،
به صورت یک در میان روی سطح اسپری می‌شوند. این امر موجب تسریع فرایند شده
و امکان افزایش مقیاس تولید تا سطح صنعتی را فراهم می‌نماید.

حال محققان فرانسوی و آلمانی توانسته‌اند پیشرفت دیگری در این حوزه ایجاد
نمایند. در روش «روکش‌دهی پاششی همزمان اجزای برهمکنش‌کننده» یا SSCIS، دو
جزء مکمل به صورت یک در میان اسپری نشده، بلکه به طور همزمان روی سطح
پاشیده می‌شوند. اجزای فعال بسته به شرایط فرایند به سرعت یک لایه پیوسته
را روی سطح تشکیل می‌دهند. ضخامت لایه ایجاد شده را می‌توان با کنترل زمان
پاشش از چند نانومتر تا چند میکرومتر تغییر داد. این فرایند منجر به ایجاد
یک لایه بسیار یکنواخت می‌شود که حتی دارای کیفیت لازم برای کاربردهای
اُپتیکی می‌باشد. این فرایند تک‌مرحله‌ای، ارزان، قوی، کاربرپسند و به شکلی
باورنکردنی، چندمنظوره است. در تئوری می‌توان تمام موادی را که با هم
برهمکنش دارند (مثل یون‌های معدنی با بار مخالف) در این فرایند مورد
استفاده قرار داد. بنابراین می‌توان فیلم‌های نازکی از فلوئورید کلسیم (برای
اجزای اُپتیکی) یا فسفات کلسیم (برای استفاده در مواد زیستی) را روی سطح
رسوب داد.

جالب این است که این فرایند در مورد زوج‌هایی که در صورت استفاده در فرایند
رسوب‌دهی لایه به لایه، لایه‌های سالمی تشکیل نمی‌دهند، موثر است.

جزئیات این تحقیق در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.