Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время наблюдается значительный интерес к исследованию свойств ленгмкгоовских мояомолскуляр-[Ь'х пленок, что связано с их уникальными особенностями к свойс-'вами. Было проведено уже 7 международных конференций, посвящен-1ых обсуждению проблем монослойных структур.
Изучение динамики ейразоначия ленгмгаровской пленки и провесов, происходящих при ее перенесении на твердые подложки, меет большое значение для построения и успешного функционировали Ленгмюр-Блоджетт структур. Однако, при исследовании свойств юномолекулярных пленок, физики фазово - структурных изменений іа поверхности жидкой субфазы встречаются сложности в ингерпре-ации результатов, несогласование данных, полученных в разных ікслериментах и различными методиками. В связи с этим вое более №растает роль одновременного использования в эксперименте нескольких взаимодополняющих физических методов, что позволяет поучать наибол^ полное представление о происходящих в пленках влениях.
Возможность одновременного применения различных методов при изучении свойств ленгмюровоких пленок определяется следующими еловиями: для своего осуществления они не должны требовать
контакта с мономолекулярным слоем
какой-либо специальной подготовки субіЬазьі
внесения в вещество формируемого монослоя инородных доба-ок (например, флюоресцентных меток).
В данной работе рассматриваются оптические лазерные методы сследования пленок, удовлетворяющие ЭТИМ УСЛОВИЯМ.
Цель диссертационной работы.
Разработка и развитие лазерных методов исследования мономо-екулярных слоев на твердых подложках и динамики их формирования а поверхности жидкой субфазы, лоэволяющих одновременно с ними спользовать другие известные методы. Исследование характеристик : условий применимости разработанных методов; их использование ля изучения свойств .ленгмюровских мономолекулярных структур.
В данной работе предлагаемые методы связаны одной особен-остью - зондирующий лазерный пучок света падает на субфазу с онослоем под углом Бркхзтера.
- 4 -В диссертации решена задача использования свойств отражения света под углом Брюстера для визуализации ленгмюровских структур на прозрачной твердой и жидкой подложках и для изучения процессов формирования мономолекулярной пленки на поверхности жидкой субфазы.
Научная новизна и практическая ценность работы.
-
Предложен новый физический механизм визуализации мономолекулярных структур в известном методе оптической микроскопии с наблюдением ленгмюровских пленок под углом Брюстера (в дальнейшем - микроскопия под углом Брюстера), заключающийся в следующем. Интенсивность отраженного от чистой подложки под углом Брюстера света с р-поляризашей определяется свойствами тонкого переходного слоя на поверхности подложки. Нанесение мономолекулярной пленки на подложку может быть рассмотрено как изменение свойств этого переходного слоя, что и ведет к изменению интенсивности отраженного света. Экспериментально показано, что визу-ализация монослоев в данном методе не может быть обусловлена изменением угла Брюстера после формирования монослоя на поверхности субфазы, как это было предположено ранее другими авторами [43
-
Метод микроскопии под углом Брюстера впервые применен для визуализации моно- и мультислоиных ленгмюровских структур на твердых плоских прозрачных подложках и для контроля чистоты подложек перед нанесением монослоев. Экспериментально исследовано явление уменьшения контраста изображения мономолекулярных структур на твердых подложках при отклонении от угла Брюстера падающего на образец пучка света с р - поляризацией. Показано, что при углах падения, меньших угла Брюстера, контрастность изображения падает значительно медленнее, чем при углах, его превышающих. Предложен и реализован интерференционный способ контрастирования изображения ленгмюровских пленок.
-
Предложено физическое обоснование принципа работы метода рефлектометри ленгмюровских пленок под углом Брюстера. Экспериментально исследована зависимость интенсивности отраженного под углом Брюстера р-поляризованного света от величины поверхностного давления в процессе формирования на поверхности воды монослоя красителя 7 - аминокумарина. Показано, что изменения интенсивности света, отраженного от монослоя, коррелируют с изменениями упругости пленки, измеренной в идентичных условиях. Определены границы применимости метода - формирование монослоя не должно сопровождаться образованием островковых фрагментов.
-
Предложен и реализован метод исследования изменения "эффективного- показателя"'преломления (ЭШ.) прозрачной субфазы после формирования на ее поверхности мономолекулярного слоя, заключающийся в следующем. Изменение ЭП11 вычисляется по значениям угла Брюстера до и после формирования монослоя на поверхности субфа-ш. Угол Брюстера определяется по сдвигу фаз между ;>- и s- компонентами эллиптической поляризации отраженного света, равному я/2 (по главному углу падения). Рассмотрены условия повняения чувствительности метода. Кгменснм^ ЫШ стеклянной подложки после внесения на е^ поверхность мсяослоя арахиновой кислоты оказалось неодинаковым по площади поверхности подложки и составляло in - 0.9 - 2.1 х icr3 для равных участков поверхности.
-
Рассмотренные лазерные методы исследования ленгмюровских пленок под- углом Брюстера могут быть использованы совместно в экспериментах по изучению динамики формирования монослоев на поверхности жидкой субфаэы и не препятствуют применений других Физических методов.
Апробация материалов диссертации. Основные се^ультнти исс-зедонаний докладывались на семинарах очдела колебаний обгаемос-1СВСКОМ семинаре "Ленгмюровокие пленим и ансамшш амфифильных ю.^ёкул", обп'ымосковском семинаре "Туннельная микроскопия и ка-тетехнелогия", на международных конференциях: international ";onf егепсе oi'i Advanced and Laser Technologies ("ALT'92"), Моск-за, 8-11 сентября, 1S92 г.; Second International Conference on lanomeler Scale Science and Technology v"MAN0 - i!"t, Москва, '<. - 6 августа 1993 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных >абот.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, че-'ырех. глав и заключения. Объем работы - 187 страниц, включая S4 шеунка. В списке литературы - 111 наименований.
