تصنيع المجهرية البوليمر لمرنان البصرية وتطبيقات الليزر

الهدف العام من هذا الإجراء هو إنتاج الرنانات الدقيقة الضوئية لأجهزة الليزر والدوائر الضوئية وأجهزة الاستشعار البصرية الكيميائية والبيولوجية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال مادة البوليمر الوظيفية مثل بصريات البوليمر والإلكترونيات الضوئية والإلكترونيات. الميزة الرئيسية لهذه التقنية البسيطة والمنخفضة استهلاك الطاقة هي أنها تستخدم البوليمرات الوظيفية لتصنيع الرنانات البصرية التي لها خصائص بصرية وكهربائية.

سيوضح الإجراء السيد أوكادا والسيد زكرياس والسيد أوكي ، طلاب الدراسات العليا من مختبري. لبدء طريقة نشر البخار لهذا الإجراء ، أضف خمسة ملليلتر من الميثانول إلى قارورة سعة 50 ملليلترا. بعد ذلك ، قم بإذابة ملليغرامين من البوليمرات المترافقة في ملليلترين من الكلوروفورم في قارورة سعة خمسة ملليلتر.

ضع بعناية قارورة خمسة ملليلتر داخل قارورة 50 ملليلتر. بعد ذلك ، قم بتغطية قارورة 50 مل. احتضان عند 25 درجة مئوية لمدة ثلاثة أيام لترسيب كريات البوليمر المجهرية.

لبدء طريقة المستحلب المصغر ، قم بإذابة خمسة ملليغرامات من البوليمرات المترافقة في مليلتر واحد من الكلوروفورم. ثم قم بإذابة 30 ملليغرام من SDS في ملليلترين من الماء منزوع الأيونات. أضف 100 ميكرولتر من خليط البوليمر إلى محلول SDS.

باستخدام الخالط فائق السرعة ، قلبي لمدة دقيقتين عند 30 ، 000 دورة في الدقيقة. اترك المستحلب يرتاح ليوم واحد دون أن يتبخر الغطاء الكلوروفورم. في اليوم التالي ، قم بالطرد المركزي التشتت في أنبوب طرد مركزي سعة 1.5 ملليلتر لمدة خمس دقائق عند 2 ، 200 مرة جرام.

بعد إزالة المادة الطافية ، أضف ملليلترا واحدا من الماء منزوع الأيونات ورجه بقوة. كرر الطرد المركزي وإزالة المواد الطافية والغسيل بالماء ثلاث مرات لإزالة أي بقايا SDS تماما. لبدء طريقة ترسيب الواجهة ، قم بإذابة 20 ملليغرام من البوليسترين في ملليغرام واحد من صبغة الفلورسنت في 20 مل من رباعي هيدروفوران.

أضف ملليلترا واحدا من الماء منزوع الأيونات إلى أنبوب دقيق فارغ سعة 1.5 مل. بعد ذلك ، اسكب برفق 0.2 مل من محلول THF على طبقة الماء ، مع الحرص على منع الطبقات من الاختلاط معا. اترك القارورة ترتاح لمدة ست ساعات دون أن يترسب الغطاء كريات البوليمر المجهرية.

للبدء ، قم بتخفيف تعليق الكريات المجهرية المحضرة بمقدار 10 مرات بمذيب ضعيف مثل الميثانول أو الماء منزوع الأيونات. باستخدام آلة الطلاء الدوارة ، قم بإلقاء قطرة واحدة من التعليق المخفف على ركيزة الكوارتز. جفف الفيلم المصبوب الناتج في الهواء حتى تتبخر المذيبات تماما.

ثم انقل ركيزة الكوارتز إلى مرحلة العينة من المجهر البصري. تحديد كرة مجهرية معزولة ومحددة جيدا لقياس التلألؤ الضوئي الدقيق. اضبط ظروف الليزر كما هو موضح في بروتوكول النص واستخدم شعاع ليزر مركز لإشعاع الكرة المجهرية.

باستخدام مطياف ، سجل طيف التلألؤ الضوئي. بعد ذلك ، التقط صورة فلورية للكرة المجهرية المشععة. للبدء ، ضع ركيزة الكوارتز على مرحلة العينة من المجهر البصري.

تحديد كرة مجهرية واحدة محددة جيدا. ثم ضع إبرة دقيقة من التنغستن على جهاز التلاعب الدقيق. باستخدام وحدة تحكم تعمل باللمس ، حرك الإبرة الدقيقة والتقط الكرة المجهرية.

قم بتوصيل الكرة المجهرية المجمعة بكرة مجهرية واحدة محددة جيدا. بعد ذلك ، قم بإشعاع الكرة المجهرية بشعاع ليزر مركز. استخدم مطياف لتسجيل طيف التلألؤ الضوئي.

ثم التقط صورة فلورية للكريات المجهرية المشععة. في هذه الدراسة ، يتم تصنيع كريات بوليمر مجهرية محددة جيدا باستخدام ثلاث طرق مختلفة. طريقة نشر البخار ، وطريقة المستحلب المصغر ، وطريقة ترسيب الواجهة.

يظهر الفحص المجهري الإلكتروني الماسح أن طرق انتشار البخار وهطول الأمطار السطحية تنتج كريات مجهرية ذات مورفولوجيا سطحية ناعمة للغاية. ومع ذلك ، فإن تلك التي تم الحصول عليها من طريقة المستحلب المصغر خشنة لأن المادة الخافضة للتوتر السطحي تغطي السطح بالكامل. ثم يتم تسجيل التلألؤ الضوئي لوضع المعرض الهمس لكرة مجهرية واحدة من البوليمر الأول والبوليمر الثاني ومزيجهما.

كان ينظر إلى عامل Q على أنه يصل إلى 2،200 للبوليمر الأول. ومع ذلك ، وصلت الكريات المجهرية المكونة من بوليمر اثنان إلى 300 فقط ، ربما بسبب مورفولوجيا سطحها الخشنة. حافظت الكريات المجهرية المكونة من مزيج البوليمر على عامل Q مرتفع يبلغ 1 ، 500 على الأرجح بسبب مورفولوجيتها السلسة.

توصيل كريات البوليسترين المجهرية متعددة الأشكال المخدرة بصبغة بولارون بألوان ضوئية من الأخضر والأصفر والبرتقالي والأحمر لتشكيل رباعي الكرات للتحقيق في سلسلة نقل الطاقة بين الكرة الأرضية. ينظر إلى نقل الطاقة الضوئية من الأخضر إلى الأصفر ومن الأصفر إلى البرتقالي على أنه فعال بينما لم يحدث نقل الطاقة من البرتقالي إلى الأحمر بسبب التداخل الصغير بين النطاق الضوئي للمانح للطاقة ونطاق الامتزاز لمستقبل الطاقة. لذلك ، نادرا ما تحدث عمليات نقل الطاقة المحولة مثل من الأحمر إلى البرتقالي والأصفر والأخضر.

أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر تجنب اهتزاز القوارير التي قد تتسبب في هطول الأمطار السريع مما يؤدي إلى مجاميع غير محددة. باتباع هذا الإجراء ، يمكن تنفيذ طرق أخرى مثل بلمرة المستحلب وطرق بلمرة التشتت من أجل الإجابة على أسئلة إضافية مثل كيفية تحضير كرات البوليمر أحادية التشتت لتطبيقها على البلورات الضوئية الغروية. بعد تطويرها ، مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال علوم البوليمرات لاستكشاف التطبيقات البصرية والليزر باستخدام البوليمرات الوظيفية.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تحضير الرنانات الدقيقة عن طريق عملية التجميع الذاتي من أسفل إلى أعلى. لا تنس أن العمل مع أجهزة الليزر يجب أن يوخي الحذر بشكل خاص للحماية من أشعة الليزر التي تضر بعينيك.