Фотоиндуцированный нагрев тонких азополимерных пленок
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.
