Escala da rugosidade e estrutura polimérica em um modelo de deposição, difusão e polimerização
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2010 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) |
Texto Completo: | https://app.uff.br/riuff/handle/1/19122 |
Resumo: | Chemical vapor deposition polymerization (CVDP) has advantages over the preparation methods in solution. This polymer films growth technique requires no catalyst, solvent, or initiator, thus avoiding undesired materials in the final sample, and can produce conformal coatings of micro and nanostructures. These features give rise to different applications, thus it attracted increasing interest in the last years. We study a model for growth of polymer films using numerical simulations and scaling concepts. During the deposition, each new monomer ows in a direction perpendicular to the substrate, aggregates at the first contact with the deposit and executes up to G steps along the polymers, propagating an existing chain or nucleating a new polymer. Some qualitative results agree with those of a previous model for CVDP with collective diffusion, such as the roughness increase and density decrease with G. This supports the interpretation of G as a ratio between diffusion coeficient and monomer ux. We perform a systematic study of scaling properties of the surface roughness and of polymer size and shape. For large G, the polymers are stretched in the direction perpendicular to the substrate and have typical size increasing as G1=2. This is explained by the solution of the problem of random walk trapping, which illustrates the connection of surface processes and bulk properties. The distributions of polymer sizes are monotonically decreasing for all G and very broad, thus a large number of small chains and of chains much larger than the average is found in typical samples. The surface roughness obeys Kardar-Parisi-Zhang scaling, in contrast to the apparent anomalous scaling of previous CVDP models with oblique monomer ux. However, the calculation of reliable exponents requires accounting for huge finite-size corrections. Possible applications and extensions of this model are discussed. |
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Escala da rugosidade e estrutura polimérica em um modelo de deposição, difusão e polimerizaçãoPolimerizaçãoFilme finoRugosidade (Superfície)CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAChemical vapor deposition polymerization (CVDP) has advantages over the preparation methods in solution. This polymer films growth technique requires no catalyst, solvent, or initiator, thus avoiding undesired materials in the final sample, and can produce conformal coatings of micro and nanostructures. These features give rise to different applications, thus it attracted increasing interest in the last years. We study a model for growth of polymer films using numerical simulations and scaling concepts. During the deposition, each new monomer ows in a direction perpendicular to the substrate, aggregates at the first contact with the deposit and executes up to G steps along the polymers, propagating an existing chain or nucleating a new polymer. Some qualitative results agree with those of a previous model for CVDP with collective diffusion, such as the roughness increase and density decrease with G. This supports the interpretation of G as a ratio between diffusion coeficient and monomer ux. We perform a systematic study of scaling properties of the surface roughness and of polymer size and shape. For large G, the polymers are stretched in the direction perpendicular to the substrate and have typical size increasing as G1=2. This is explained by the solution of the problem of random walk trapping, which illustrates the connection of surface processes and bulk properties. The distributions of polymer sizes are monotonically decreasing for all G and very broad, thus a large number of small chains and of chains much larger than the average is found in typical samples. The surface roughness obeys Kardar-Parisi-Zhang scaling, in contrast to the apparent anomalous scaling of previous CVDP models with oblique monomer ux. However, the calculation of reliable exponents requires accounting for huge finite-size corrections. Possible applications and extensions of this model are discussed.Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e TecnológicoA polimerização por deposição de vapor químico (CVDP) apresenta vantagens sobre os métodos de preparação em solução. Essa técnica de crescimento de filmes poliméricos, além de não requerer catalisadores, solventes ou iniciadores, o que evita materiais indesejáveis na amostra final, é capaz de produzir recobrimentos conformais de micro e nanoestruturas. Estas características possibilitam aplicações diversas e têm atraído bastante interesse nos últimos anos. Estudamos um modelo de crescimento de filmes poliméricos usando simulações numéricas e conceitos de escala. Durante a deposição, cada novo monômero segue em uma direção perpendicular ao substrato, agrega no primeiro contato com o depósito e executa até G passos ao longo dos polímeros, propagando uma cadeia existente ou nucleando um novo polímero. Alguns resultados qualitativos concordam com um modelo anterior para CVDP com difusão coletiva, como o aumento da rugosidade e a diminuição da densidade com G. Isso sustenta a interpretação de G como uma razão entre o coeficiente de difusão e o fluxo de monômeros. Fizemos um estudo sistemático de propriedades de escala da rugosidade superficial e do tamanho e forma dos polímeros. Para G elevado, os polímeros são esticados na direção perpendicular ao substrato e têm tamanho típico aumentando com G1=2. Isso é explicado pela solução do problema de captura de caminhantes aleatórios, que ilustra a conexão de processos superficiais e propriedades internas. As distribuições de tamanhos de polímeros são monotonicamente decrescentes para todos os valores de G e bem largas, de modo que uma grande quantidade de cadeias pequenas e de cadeias muito maiores que a média é encontrada em amostras tópicas. A rugosidade da superfície obedece a escala de Kardar-Parisi-Zhang, e contrasta com a aparente escala anômala de modelos CVDP anteriores com fluxo oblíquo de monômeros. No entanto, o cálculo de expoentes confiáveis requer a consideração de fortes correções de tamanho-finito. São discutidas aplicações possíveis e extensões desse modelo.Programa de Pós-graduação em FísicaFísicaReis, Fabio David Alves AarãoCPF:85723860763http://genos.cnpq.br:12010/dwlattes/owa/prc_imp_cv_int?f_cod=K4782597Z8Euzébio, Jônatas Araújo Ribeiro2021-03-10T20:46:33Z2011-04-062021-03-10T20:46:33Z2010-08-01info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/19122porCC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2021-03-10T20:46:33Zoai:app.uff.br:1/19122Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202024-08-19T10:56:01.115453Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false |
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