Введение к работе
Актуальность темы
В последнее время возникла новая область исследований -изучение процессов образования тонких оргашгчеслаїх пленок, их физических свойств, структуры и многих практических приложений. Одним из основных путей получения таких пленок является. метод Ленгмюра - Блоджетт.
Пленки Ленгмюра - Блоджетт (ЛБ пленки) - это искусственно созданные моно- и мульти-молекулярные слои, содержащие молекулы различной химической природы - жирные, кислоты, лштиды, синтетические и биолопгческие полимеры. Изучение таких пленок важно для решения многих фундаментальных проблем квазидвумерных систем: физические свойства, кинетика химических реакций в твердом .состоянии, моделирование сложных биологических комплексов, в частности таких как мембраны. Все расширяется возможное применение ЛБ пленок в самых различных областях техніки; наиболее перспективным из них являются сенсоры, устройства молекулярной (и биомолекулярной) электроники. Чем более сложен химический состав пленки, тем важнее становится поиск связи между составом и структурой пленки, с одной стороны, и ее физическими свойствами, с другой.
Вместе с тем изучение структуры Л Б пленок наталкивается на большие трудности, и строение даже наиболее простых, классических объектов как плешей жирных кислот изучено совершенно недостаточно. Более того, и методы исследовашя структуры тонких органических пленок, обладающих периодической структурой - квазиодномериый кристалл - развиты еще недостаточно.
Основной используемый метод для изучения строения ЛБ пленок в напраллешши, перпендикулярном подложке, - это рентгеновская и нейтронная рефлектометрии, получившие в последнее время новый импульс для своего развития благодаря использованию в физике твердого тела синхротронного излучения и . мощных нейтронных реакторов.
Вместе с тем, обработка экспериментальных рефлектометрнческих данных и особешго структурная интерпретация таких дашшх развиты еще совершенно недостаточно, что затрудняет исследование строения пленок Ленгмюра - Блоджетт. Цель работы
Модернизация малоуглового дафракгометра АМУР-2 для задач рентгеновской рефлектометрии и развитие методики измерения.
Разработка математических моделей, алгоритмов и программного обеспечения для обработки и интерпретации данных рефлектометрического эксперимента с учетом аппаратных искажений.
Исследование кинетики межслоевой диффузии в ЛБ пленках методом нейтронной рефлектометрии.
Исследование структуры ЛБ пленок стеарата кадмия для определения структурних отличий приповерхностных слоев от внутренних.
Изучение влияния рентгеновского излучения сплошного спектра на строение ЛБ пленок бегената кадмия.
Научная новизна и оригинальность работы.
Разработаны методы последовательного моделирования ЛБ пленок. Предложены конкретные критерии оценки согіпадегаїя расчетной интенсивности рассеяния от модели и экспериментальной интенсивности.
Установлен различный характер изменения интенсивности брегговских гщков при межслоевой диффузии молекул соседних бнслоев, имеющих разную рассеивающую плотность, что позволило прямым методом получить структурную информацию по кинетике межслосвой диффузии.
Методом моделировшшя рентгеновских рефлектометрических данных определена структура ЛБ пленок стеарата кадмия: пехлюдической части и ігриповерхиостшлх слоев. Строите последних существенно отлично от периодігческой части.
Обнаружено и количественно охарактеризовано изменение структуры ЛБ пленок бетената кадмия при их интенсивном рентгеновском облучении (сплошной спектр).
Практическая и научная ценность работы.
Усовершенствован и автоматизирован дифрактометр АМУР-2 для проведення рентгеновских рефлектометрических измерений.
. Создан пакет программ для определения в автоматическом режиме строения пленок по данным рентгеновской рефлектометрии.
Обнаружена закономерность в последовательности знаков структурной амплитуды одномерных симметричных решеток, содержащих протяженный участок постоянной рассеивающей плотности.-Найденная закономерность упрощает определение структуры бислоя ЛБ пленок по набору интенсивностей брегтовских пиков.
Дано количественное описание процесса межслоевой дифузии в ЛБ пленках стеарата бария во время их отжига при температуре ниже температуры плавления.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и приложения. Общий объем диссертации 156 страниц, включая 40 рисунков, Ц таблиц . и библиографию из /3" наименований.
Публикации. По теме диссертации имеется 7 публикаций. Список их приведен в конце автореферата.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: IX международной конференции по мадоугловому рассеянию (Фракция, Сакле, 1993 г.); IV международной конференции по рентгеновскому и нейтронному рассеянию от поверхности (США, Лейк Женева, 1995); Поверхностные явления в рентгеновском рассеянии, Sattelite Meeting, XVI Европейская кристаллографическая конференция (Москва, 1995); VII международной конференции по организованным молекулярным пленкам (Италия, Анкона, 1995); конкурсе научных работ Института кристаллографии РАН (1995); научных семинарах Института кристаллографии РАН.
