Е.А. Черных1, С.С. Харинцев1,2, А.Т. Едрисов3, Д.П. Хрусталев3
1Казанский 
Приволжский
федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия
2Академия наук Республики Татарстан, Институт прикладных исследований, г. Казань, 420111, Россия
3Назарбаев Университет, г. Астана, 010000, Республика Казахстан
Аннотация
В работе впервые исследован фотоиндуцированный нагрев полимерных пленок, функционализированных молекулами азохромофора, с использованием сканирующей тепловой микроскопии с нанометровым разрешением. Показано, что при облучении пленки толщиной 800 нм резонансным лазерным излучением (532 нм) и мощностью порядка 25 мВт/см2 наблюдается нагрев пленки на 1.7 К. Предложен также метод определения температуры стеклования тонких (< 100 нм) полимерных пленок на основе термоиндуцированной атомно-силовой микроскопии. Температура стеклования определяется по изменению фазы осциллирующего АСМ-кантилевера. Используя этот подход, в работе показано аномальное снижение температуры стеклования азополимерных тонких пленок без и со стеклянной подложкой.
Ключевые слова: атомно-силовая микроскопия, тонкие пленки, полимерные пленки, температура стеклования, фотоиндуцированный нагрев, азополимеры, азохромофоры
Благодарности. Работа поддержана Министерством образования и науки Республики Казахстан (проект № AP05132037).
Литература
1. Nikonorova N.A., Balakina M.Yu., Fominykh O.D., Pudovkin M.S., Vakhonina T.A., Diaz-Calleja R., Yakimansky A.V. Dielectric spectroscopy and molecular dynamics of epoxy oligomers with covalently bonded nonlinear optical chromophores // Chem. Phys. Lett. – 2012. – V. 522. – P. 114–121. doi: 10.1016/j.cplett.2012.09.053.
2. Natansohn A., Rochon P. Photoinduced motions in azo-containing polymers // Chem. Rev. – 2002. – V. 102, No 11. – P. 4139–4176. – doi: 10.1021/cr970155y.
3. Mahimwalla Z., Yager K.G., Mamiya J.-I., Shishido A., Priimagi A., Barrett Ch.J. Azobenzene photomechanics: Prospects and potential applications // Polym. Bull. – 2012. – V. 69, No 8. – P. 967–1006. – doi: 10.1007/s00289-012-0792-0.
4. Cojocariu C., Rochon P. Light-induced motions in azobenzene-containing polymers // Pure Appl. Chem. – 2004. – V. 76, No 7–8. – P. 1479–1497. – doi: 10.1351/pac200476071479.
5. Sekkat Z., Knoll W. Photo-Reactive Organic Thin Films. – San Diego: Acad. Press, 2002. – 559 p. – doi: 10.1016/B978-0-12-635490-4.X5000-8.
6. Labarthet F.L., Sourisseau C. Raman study of the photoisomerization and angular reorientation of azobenzene molecules in a DR1-doped polymer matrix // J. Raman Spectrosc. – 1996. – V. 27, No 6. – P. 491–498. – doi: 10.1002/(SICI)1097-4555(199606)27:6<491::AID-JRS988>3.0.CO;2-G.
7. Natansohn A., Rochon P., Pezolet M., Audet P., Brown D., To S. Azo polymers for reversible optical storage. 4. Cooperative motion of rigid groups in semicrystalline polymers // Macromolecules. – 1994. – V. 27, No 9. – P. 2580–2585. – doi: 10.1021/ma00087a029.
8. Shi W., Ding Y.J.J., Mu X.D., Yin X., Fang C.S. Electro-optic and electromechanical properties of poled polymer thin films // Appl. Phys. Lett. – 2001. – V. 79, No 23. – P. 3749–3751. – doi: 10.1063/1.1418448.
9. Wang Y.X., Tai O.Y.H., Wang C.H. Second-harmonic generation in an optically poled azo-dye/polymer film // J. Chem. Phys. – 2005. – V. 123, No 16. – P. 704–709. – doi: 10.1063/1.2087387.
10. Ho M.S., Natansohn A., Rochon P. Azo polymers for reversible optical storage. 7. The effect of the size of the photochromic groups // Macromolecules. – 1995. – V. 28, No 18. – P. 6124–6127. – doi: 10.1021/ma00122a020.
11. Fiorini C., Charra F., Nunzi J.M., Raimond. P. Quasi-permanent all-optical encoding of noncentrosymmetry in azo-dye polymers // J. Opt. Soc. Am. B. – 1997. – V. 14, No 8. – P. 1984–2003. – doi: 10.1364/JOSAB.14.001984.
12. Dargent E., Cabot C., Saiter J.M., Bayard J., Grenet J. The glass transition correlation of DSC and TSDC investigations // J. Therm. Anal. – 1996. – V. 47, No 3. – P. 887–896. – doi: 10.1007/BF01981823.
13. Twombly B., Shepard D.D. Simultaneous Dynamic Mechanical Analysis and Dielectric Analysis of Polymers (DMA-DEA) // Instrum. Sci. Technol. – 1994. – V. 22, No 3. – P. 259–271. – doi: 10.1080/10739149408000454.
14. Liem H., Cabanillas-Gonzalez J., Etchegoin P., Bradley D.D.C. Glass transition temperatures of polymer thin films monitored by Raman scattering // J. Phys.: Cond. Matt. – 2004. – V. 16, No 6. – P. 721–728. – doi: 10.1088/0953-8984/16/6/003.
15. Forrest J.A., DalnokiVeress K., Dutcher J.R., Rowat A.C., Stevens J.R. Brillouin light scattering determination of the glass transition in thin, freely-standing poly(styrene) films // Disord. Mater. Interfaces. – 1995. – V. 407. – P. 131–136. – doi: 10.1557/PROC-407-131.
16. Kharintsev S.S., Chernykh E.A., Fishman A.I., Saikin S.K., Alekseev A.M., Salakhov M.K. Photoinduced heating of freestanding azo-polymer thin films monitored by scanning thermal microscopy // J. Phys. Chem. C. – 2017. – V. 121, No 5. – P. 3007–3012. doi:10.1021/acs.jpcc.6b12658.
17. Liu D., Orozco R.O., Wang T. Deviations of the glass transition temperature in amorphous conjugated polymer thin films // Phys. Rev. E. – 2010. – V. 88, No 2. – Art. 022601, P. 1–5. – doi: 10.1103/PhysRevE.88.022601.
Поступила в редакцию
11.12.17
Черных Елена Александровна, студент Института физики
Казанский (Приволжский) федеральный университет
ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия
E-mail: elenorchernykh@gmail.com
Харинцев Сергей Сергеевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры оптики и нанофотоники; старший научный сотрудник
Казанский (Приволжский) федеральный университет
ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия
Академия наук Республики Татарстан, Институт прикладных исследований
ул. Баумана, д. 20, г. Казань, 420111, Россия
E-mail: skharint@gmail.com
Едрисов Азамат Тиржанович, доктор химических наук, руководитель лаборатории новых материалов и систем солнечной энергетики
Назарбаев университет
пр. Кабанбай Батыра, д. 53, г. Астана, 010000, Республика Казахстан
E-mail: azamat.yedrissov@nu.edu.kz
Хрусталев Дмитрий Петрович, доктор химических наук, старший научный сотрудник лаборатории новых материалов и систем солнечной энергетики
Назарбаев университет
пр. Кабанбай Батыра, д. 53, г. Астана, 010000, Республика Казахстан
E-mail: khrustalev@bk.ru
Для цитирования: Черных Е.А., Харинцев С.С., Едрисов А.Т., Хрусталев Д.П. Фотоиндуцированный нагрев тонких азополимерных пленок // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2018. – Т. 160, кн. 1. – С. 145–153.
For citation: Chernykh E.A., Kharintsev S.S., Edrisov A.T., Khrustalev D.P. Photoinduced heating of thin nitrogen-polymer films. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2018, vol. 160, no. 1, pp. 145–153. (In Russian)
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.