نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• فرزانه بیات ¹
• زهرا صادقی فرشی ¹
• علیرضا امانی قدیم ²
• کاظم جمشیدی قلعه ¹

¹ گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز

² گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز

چکیده

در این مقاله، روش ساخت و خواص نوری بلور‌های کلوئیدی دوبعدی دوتایی منظم در ابعاد سانتی­متر، متشکل از میکروکرات تک­پخشی پلی متیل متاکریلات (PMMA) با قطر‌‌های 1039 و 238 نانومتر، با استفاده از روش خود‌آرایی در فصل مشترک هوا-آب مطالعه شده است. در این روش، مخلوط معلق کلوئیدی مخلوط کرات بزرگ و کوچک همراه با حلال اتانول به آرامی روی زیرلایۀ شیشه‌‌ای تزریق می‌‌‌شود. سپس، کرات کلوئیدی به سرعت روی سطح آب پخش شده، یک تک لایه از میکروکرات پلیمری روی سطح آب تشکیل می­شود که قابل انتقال بر روی زیرلایه­های دیگر است. نکتۀ چالش برانگیز در ساخت بلورهای کلوئیدی دوبعدی دوتایی، نفوذ منظم میکروکرات با قطر کوچک‌تر در فضای خالی بین میکروکرات بزرگ‌تر است. در این کار نشان داده شده­ است که استفاده از سورفکتانت سدیم دودسیل سولفات (SDS) و یا تغییر  pHآب با افزودن سدیم هیدروکسید  (NaOH)، منجر به نفوذ منظم کرات کوچک می­شود. غلظت و مقدار بهینۀ SDS وpH   برای ساخت بلورهای منظم و بزرگ در سطح مشترک هوا-آب گزارش شده است. بلور‌های کلوئیدی دوبعدی دوتایی ساخته شده، می­توانند کاربردهای متعددی در زمینه­های مختلف از جمله  ساخت ادوات فوتونیکی، حسگرهای زیستی/شیمیایی، کروماتوگرافی، دستگاه‌های زیست پزشکی، ابزارهای کشت سلولی و غیره داشته باشند.

کلیدواژه‌ها

• بلور‌‌های کلوئیدی دوبعدی دوتایی
• لایه نشانی در سطح مشترک هوا-آب
• خودآرایی
• میکروکرات پلیمری تک‌پخشی
• نقص‌های ساختاری

موضوعات

• اپتیک و فوتونیک

عنوان مقاله [English]

Rapid fabrication of ordered 2D binary colloidal crystals at the air-water interface by engineering the surface properties of water and polymer microspheres

نویسندگان [English]

• Farzaneh Bayat ¹
• Zahra Sadeghi Farshi ¹
• Alireza Amani Ghadim ²
• Kazem Jamshidi-Ghaleh ¹

¹ Department of Physics, Faculty of Basic Sciences, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran

² Department of Chemistry, Faculty of Basic Sciences, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran

چکیده [English]

In this work, the fabrication of centimeter-sized 2D binary colloidal crystals, composed of monodisperse poly(methyl methacrylate) (PMMA) microspheres with diameters of 1039 and 238 nm, using the self-assembly method at the air-water interface is studied. In this method, a colloidal suspension of large and small spheres mixed with ethanol is gently injected onto a glass substrate. After injection, the colloidal spheres rapidly spread on the water surface and form a monolayer of polymer microspheres that can be transferred onto any other substrates. A challenging issue in fabricating 2D binary colloidal crystals is the regular penetration of smaller microspheres into the empty spaces between larger ones. It has been shown in this work that the use of sodium dodecyl sulfate (SDS) surfactant and adjusting the pH of water by adding sodium hydroxide (NaOH) leads to ordered penetration of small spheres. Moreover, optimal concentrations of SDS and pH for fabricating large and regular crystals at the air-water interface have been obtained. The fabricated 2D binary colloidal crystals have various applications in different fields, such as photonic devices, chemical/biosensors, chromatography, biomedical devices, cell culture tools etc

کلیدواژه‌ها [English]

• 2D binary colloidal crystals
• air-liquid interface deposition
• self-assembly
• monodisperse polymeric microspheres
• structural defects