HAZIRLAYAN ve SUNAN ÖMER COŞKUN YÜZEY FİLMLERİ HAZIRLAYAN ve SUNAN ÖMER COŞKUN

Yüzey tabakalarının bileşimi basit bir işlem olan çözelti yüzeylerinden ince kesitler alarak ve onların bileşimini analiz edilerek bulunabilir.

Yüzey aktif maddeler tarafından oluşturulanlara benzeyen tek molekül kalınlığına sahip yüzey filmlerine tek tabaka adı verilir.

Tek tabakaların katı bir desteğe aktarılma hali

Tek tabakaların katı desteğe aktarılışını incelemek için geliştirilmiş olan teknikler Irwing Langmuir ve Katherine Blodgett’e atfen Langmuir-Blodgett Filmi adı verilir.

- YÜZEY BASINCI - YÜZEY TABAKALARININ TERMODİNAMİĞİ

Yüzey Basıncı() : Saf çözücü ile çözeltinin yüzey gerilimleri arasındaki fark olup (= *- ) , yüzeyin üzerine yerleştirilmiş ve tek tabakanın bir köşesinin sıkıştırıldığı bir mika şeride bağlı bir burulma teli ile ölçülür.

Yüzey basıncı yüzey film terazisinde görünür Yüzey basıncı yüzey film terazisinde görünür. Yüzey film terazisi ise tek tabaka yüzeyleri incelemek için kullanılan temel düzenektir.

Normal bir deneyde incelenen yüzey aktif maddeden çok az miktarda alınarak uçucu bir çözücü içinde çözülür ve daha sonra su yüzeyine dökülür , sonra sıkıştırma engeli yüzey boyunca hareket ettirilir ve mika şerit üzerine uygulanan yüzey basıncı kaydedilir.

Bu izotermlerden üç tane sonuç elde ederiz.

Bu izotermlerden elde edilecek parametrelerden biri tek tabakanın sıkı bir şekilde istiflenmesi durumunda moleküllerin kapladığı alandır.

Molekül Şekilleri

Birinci elde edilecek sonuç şekilden de göründüğü gibi stearik asit ve izo – stearik asit kimyasal olarak birbirlerine çok benzemelerine rağmen bunlar tek tabakada epey farklı yerler kaplar. Bunların ikisi de uzun bir ağaçtan daha ziyade geniş bir çalıyı andıran tri-p-kresil fosfat molekülü kadar yer kaplamaz.

İkinci önemli husus ise tri - p – kresil fosfat izoterminin stearik asit izotermlerinden çok daha eğimli olmasıdır. Bu fark tri – p – kresil fosfat filmerinin stearik asit filmlerinden çok daha fazla sıkıştırılabildiğini göstermektedir ki bu fark molekül yapılarından kaynaklanmaktadır.

İzotermlerin üçüncü önemli özelliği ise en yüksek yüzey basıncına karşılık gelen yıkım basıncıdır. Bir tek tabaka yıkım basıncından daha yüksek basınçlara sıkıştırılırsa tek tabaka kıvrılarak bit kaç molekül kalınlığında bir film verecek şekilde yıkıma uğrar.

Yüzey Tabakalarının Termodinamiği ; Bir yüzey aktif madde iki faz arasında aktiftir. Yüzey aktif madde ara yüzeyde birikerek yüzey gerilimini ve yüzey basıncını değiştirir.

Yüzeyde bulunan yüzey aktif madde derişimi ile meydana getirdiği yüzey gerilimi değişikliği arasındaki ilişkiyi bulmak amacı ile , iki tane faz ( ve ß) göz önüne alalım.

Bileşenler iki faz için de ara yüzey boyunca uniform yani, düzenli şekilde dağılmışlar ise, toplam Gibbs serbest enerjisi G bu iki fazdaki Gibbs enerjilerinin toplamı olur: G = G()+ G(ß).

Ancak, bu iki bileşenden biri arayüzeyde biriktiğinden dolayı buradaki dağılım uniform olmaz.Bunun sonucunda da toplam Gibbs enerjisi iki fazın Gibbs enerjileri toplamından yüzey Gibbs enerjisi adını alan G() kadar fark eder. G(σ) = G – {G() + G(ß)}

Benzer olarak J türlerinin dağılımının ara yüzeye kadar uniform olduğu farzedildiğinden, hacimleri gözönüne aldığımızda J derişimlerinin  fazında nj() ve ß fazında nj(ß) olduğu söylenebilir.Ancak türlerden biri arayüzeyde birikeceğinden J’nin toplam miktarı bu fazlardaki toplam miktarından nj(σ) kadar farkeder.Bu fark yüzey fazlası cinsinden gösterilebilir ve Гj = nj(σ) / σ şeklinde ifade edilir.

Yüzey fazlası pozitif ise ara yüzeyde madde (J) birikmesi, yüzey fazlası negatif ise madde (J) eksikliği görülür.

Yüzey geriliminin değişimi ile yüzey bileşimi arasındaki ilişki Gibbs tarafından çıkarılmıştır.Maddelerin kimyasal potansiyellerindeki değişim ile yüzey gerilimi değişimi arasındaki Gibbs izotermi dδ = - Σj Гjdμj ifadesi ile gösterilir.

Langmuir – Blodgett İnce Filmlerin Uygulama Alanları LB ince filmleri fizik, elektronik, optik, kimya, biyoloji, gibi temel bilimlerin yanında malzeme mühendisliği, sensör uygulamaları ve nanoteknolojide de kullanılmaktadır.

Bu uygulama alanları pasif ve aktif uygulama olmak üzere iki gruba ayrılır. PASİF UYGULAMA ENERJİ TRANSFERİ İÇİN MODEL BİR SİSTEM MİKROLİTOGRAFİ LUBRİKASYON YÜZEY AKUSTİK DALGALARI VE SIVI KRİSTAL YÖNTEMİ AKTİF UYGULAMA NON-LİNEER FİZİKSEL (Sekond harmonik Generation , Pyroelektrik , Piezoelektirik) ELEKTRİKSEL (Kapisitörler , MIS ve FET gibi yarıiletken devreler , Elektrolüminesans devreleri) OPTİK (Optik anahtar ve devreleri , Optik bilgi depolama)

LB ince filmlerin pasif uygulamaları, manyetik teyb endüstrisinde önemli bir alan olan lubrikasyon; elektronik devrelerin yüksek hafızaya sahip olabilmesi ve daha hızlı çalışabilmesi için önemli bir adım olan mikrolitografi ve sıvı kristallerinin yönelimini içermektedir

Non-linear optik ışığın dalgaboyu veya faz bakımından farklılık gösteren yeni bir ışık alanı oluşturmak üzere madde ile etkleşimini içerir. Sıcaklık değişimine bağlı elektrik polarizasyon özelliği gösteren pyroelekrik maddelerin oluşturduğu LB ince filmler kullanılarak ısıya duyarlı devreler oluşturulabilir

LB ince filmleri elektronik devrelerde iletken veya kapasitör gibi kullanılabilir. Organik LB ince filmleri telekomünikasyon endüstrisinde de yüksek band aralıklı optik anahtar ve optik bilgi depolama sistamleri olarak kullanılır.

Çevre kirliliğini önlemek ve zararlı gazları ölçmek için LB film tekniği kullanarak gaz sensörleri üretilebilmektedir. Simetrik olmayan yapıya sahip film tabakaları ile pyroelektrik özellik gösteren LB filmleri oluşturabilir . Bu filmler askeri,sanayi ve uzay araştırmalarında kullanılır.

LB filmlerinden yaralanarak termal kameralar, gece görüntüleme cihazları, hırsız ve yangın alarmları gibi sistemlerde de kullanılır. Bu filmlerin kullanılması hassaslığı arttırdığı gibi maliyeti de düşürmektedir

LB film tekniği en eski uygulaması olarak boyaların kağıda transferi olarak bilinen yazma sanatıdır. Ülkemizde ise eski tarihten beri yapılmakta olan ebru sanatı da aynı şekilde su üzerinde yüzen boyanın kağıda yapıştırılması olarak tanımlanabilir

Beni dinlediğiniz için teşekkürler