ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ОПТИКЕ: О ВОЗМОЖНОМ УВЕЛИЧЕНИИ ПРОЗРАЧНОСТИ И ПОВЫШЕНИИ ПОВЕРХНОСТНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ УФ И ИК ДИАПАЗОНОВ СПЕКТРА
ÓÄÊ 535
ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÅ ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÉ Â ÎÏÒÈÊÅ: Î ÂÎÇÌÎÆÍÎÌ ÓÂÅËÈ×ÅÍÈÈ ÏÐÎÇÐÀ×ÍÎÑÒÈ È ÏÎÂÛØÅÍÈÈ ÏÎÂÅÐÕÍÎÑÒÍÎÉ ÌÅÕÀÍÈ×ÅÑÊÎÉ ÏÐÎ×ÍÎÑÒÈ ÌÀÒÅÐÈÀËΠÓÔ È ÈÊ ÄÈÀÏÀÇÎÍΠÑÏÅÊÒÐÀ
2008 ã.
Í. Â. Êàìàíèíà, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; Ï.ß. Âàñèëüåâ; Â.È.Ñòóäåíîâ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê ÍÏÊ “Ãîñóäàðñòâåííûé îïòè÷åñêèé èíñòèòóò èì.Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã Å-mail: nvkamanina@hotmail.com
Êðàòêî ðàññìîòðåíû âîïðîñû ïîâûøåíèÿ ïðîçðà÷íîñòè è ïîâåðõíîñòíîé ïðî÷íîñòè “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíîâ (MgF2, CaF2, BaF2, LiF è äð.) ïðè èñïîëüçîâàíèè íàíîîáúåêòîâ. Äëÿ ìàòðèöû íà îñíîâå MgF2, BaF2, LiF óñòàíîâëåíî ñóùåñòâåííîå èçìåíåíèå â ñïåêòðàõ ïðîïóñêàíèÿ â ÓÔ îáëàñòè ñïåêòðà. Ïîêàçàíî òàêæå, ÷òî ïðî÷íîñòíûå ïàðàìåòðû èññëåäóåìûõ ìàòåðèàëîâ ìîãóò áûòü óëó÷øåíû â 3–10 ðàç.
Êîäû OCIS: 310.1620, 310.6860, 160.3710.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 22.07.2008.
 ïîñëåäíèå 5–10 ëåò èíòåíñèâíîå ðàçâèòèå íàíîòåõíîëîãèé ñóùåñòâåííî ðàñøèðÿåò îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, â òîì ÷èñëå îïòè÷åñêèõ, è ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü íàíîîáúåêòû äëÿ ìîäèôèêàöèè è óëó÷øåíèÿ ðÿäà òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Öèêë èññëåäîâàíèé, ïðîâîäèìûõ íàìè ïî îïòèìèçàöèè äèíàìè÷åñêèõ, ñïåêòðàëüíûõ ñâîéñòâ, à òàêæå ëàçåðíîé è ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ðÿäà ìàòåðèàëîâ áûë ïðåäñòàâëåí â ïðåäûäóùèõ ïóáëèêàöèÿõ [1–4].  íàñòîÿùåì êðàòêîì ñîîáùåíèè ïîêàçàíû ïðåèìóùåñòâà èñïîëüçîâàíèÿ íàíîîáúåêòîâ ïðè ëàçåðíîì íàïûëåíèè íà ïîâåðõíîñòü “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà, à òàêæå îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè ïðîìåæóòî÷íûõ ñëîåâ æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñòðóêòóð ñ íàíåñåííûìè íàíîîáúåêòàìè ïîâåðõíîñòíîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé (ÏÝÂ).  ðåçóëüòàòå ðåàëèçîâàíû óâåëè÷åíèå ïðîïóñêàíèÿ è ïîâûøåíèå ïîâåðõíîñòíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ìàòðè÷íûõ ñòðóêòóð, òðàäèöèîííî èñïîëüçóåìûõ äëÿ öåëåé ñïåêòðîñêîïèè, ëàçåðíîé ôèçèêè, ëàçåðíîé äèàãíîñòèêè è äð.
Íàïûëåíèå íàíîîáúåêòîâ, â êà÷åñòâå êîòîðûõ áûëè âûáðàíû óãëåðîäíûå íàíîòðóáêè èëè ôóëëåðåíû, ïðîâîäèëîñü â âàêóóìå íà ïîäëîæêè, íàãðåòûå äî òåìïåðàòóðû ìåíåå 80 °Ñ, îäíàêî ñòîèò ñêàçàòü, ÷òî òåìïåðàòóðíûé äèàïàçîí âûáèðàëñÿ â çàâèñèìîñòè îò òèïà îáðàáàòûâàåìîãî ìàòåðèàëà. Ïðèìåíÿëñÿ ìåòîä ëàçåðíîãî îñàæäåíèÿ íàíîîáúåêòîâ; èñòî÷íèêîì èçëó÷åíèÿ ñëóæèë êâàçèíåïðåðûâíûé ùåëåâîé ÑÎ2-ëàçåð ñ ð-ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì íà äëèíå âîëíû 10,6 ìêì ìîùíîñòüþ 30 Âò.  çàâèñèìîñòè îò ìàòåðèàëà ïîäëîæêè ïðîâîäèëàñü äîïîëíèòåëüíàÿ îáðàáîòêà ìàòðè÷íîé ñòðóêòóðû ïîâåðõíîñòíîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé.
Íà ðèñ. 1–3 ïðèâåäåíû ÓÔ ñïåêòðû ïðîïóñêàíèÿ ïîäëîæåê èç ìàòåðèàëîâ MgF2, BaF2, LiF, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ â ëàçåðíîé îïòèêå, íàïðèìåð, â êà÷åñòâå ìàòðè÷íûõ ýëåìåíòîâ äëÿ ñîçäàíèÿ ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ èëè â êà÷åñòâå âûõîäíûõ îêîøåê ëàìï ÓÔ äèàïàçîíà. Óêàçàííûå â äàííîé ðàáîòå ñïåêòðû èçìåðåíû íà ñïåêòðîôîòîìåòðå ÑÔ-26 â äèàïàçîíå 190–450 íì. Îáðàçöû, ÷èñòûé è îáðàáîòàííûé ñ ïðèìåíåíèåì íîâîé íàíîòåõíîëîãèè (1 è 2 ñîîòâåòñòâåííî), ñòàâèëèñü â îïðàâó, è èçìåðåíèÿ ïðîïóñêàíèÿ ïðîâîäèëèñü îäíîâðåìåííî äëÿ îáîèõ îáðàçöîâ íà êàæäîé äëèíå âîëíû.  äèàïàçîíå 200–400 íì ïðîïóñêàíèå îáðàçöîâ èññëåäóåìûõ ìàòåðèàëîâ óâåëè÷èëîñü íà 3–10%, ÷òî ðåãèñòðèðóåòñÿ óæå ïðè îäíîñòîðîííåé îáðàáîòêå ïîäëîæêè. Çàìåòèì, ÷òî âîçìîæíî åùå íåêîòîðîå
Ïðîïóñêàíèå, %
94
90 2
86 200
1
300 400 Äëèíà âîëíû, íì
Ðèñ. 1. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè îáðàçöîâ MgF2. 1 – áåç îáðàáîòêè, 2 – ïîñëå íàíîîáðàáîòêè. Äèìåòð îáðàçöîâ 30 ìì, òîëùèíà 1 ìì.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
57
Ïðîïóñêàíèå, %
92
88 2
84 3
80 1 76
200
300 400 Äëèíà âîëíû, íì
Ðèñ. 2. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè îáðàçöîâ BaF2. 1 – áåç îáðàáîòêè, 2 è 3 – ïîñëå íàíîîáðàáîòêè. Òîëùèíà îáðàçöîâ 1,86, 1,83, 1,86 ìì ñîîòâåòñòâåííî.
2 92
1 88
84
80 200
300 400 Äëèíà âîëíû, íì
Ðèñ. 3. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè îáðàçöîâ LiF. 1 – áåç îáðàáîòêè, 2 – ïîñëå íàíîîáðàáîòêè. Äèìåòð îáðàçöîâ 30 ìì, òîëùèíà 2 ìì.
1
2
Ðèñ. 4. Ìîäåëü ïðèâÿçêè óãëåðîäíîé íàíîòðóáêè ê ïîâåðõíîñòè ôòîðèäà ìàãíèÿ. 1 – íàíîòðóáêà, 2 – ïîâåðõíîñòü MgF2.
íàíîòðóáîê ê ïîâåðõíîñòè ôòîðèäà ìàãíèÿ ïîêàçàí íà ðèñ. 4.
 òàáë. 1 ïðèâåäåíû âûáîðî÷íûå ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé àáðàçèâíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè (ïðî÷íîñòè íà èñòèðàíèå îáðàçöîâ) îòäåëüíûõ îáðàáîòàííûõ ìàòåðèàëîâ. Ýòè äàííûå áûëè ïîëó÷åíû ïî ìåòîäèêå, îïèñàííîé â ðàáîòå [5] (ïî èññëåäîâàíèþ ñöåïëåíèÿ ñ ïîäëîæêîé îïòè÷åñêèõ ïîêðûòèé, ïðîâåðÿåìûõ íà òâåðäîñòü ïðè ïðîöàðàïûâàíèè). Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü íà ïðèáîðå ÑÌ-55 (ðàçðàáîòêà ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà) ïðè íàãðóçêå íà èíäåíòîð 100 ã. Âèäíî, ÷òî àáðàçèâíàÿ ïðî÷íîñòü “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò ïðè ïðèìåíåíèè ðàçðàáàòûâàåìûõ íàíîòåõíîëîãèé. Äåéñòâèòåëüíî, ïðè îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà íàáëþäàåòñÿ óâåëè÷åíèå àáðàçèâíîé ïðî÷íîñòè â
Ïðîïóñêàíèå, %
óâåëè÷åíèå ïðîçðà÷íîñòè èçó÷àåìûõ ìàòåðèàëîâ â óêàçàííîì ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå ïðè äâóêðàòíîé îáðàáîòêå ïîâåðõíîñòè MgF2, BaF2, LiF. Ðåãèñòðèðóåìîå “ïðîñâåòëåíèå” èññëåäóåìûõ ñèñòåì, îñîáåííî ïðîÿâëÿþùååñÿ â ÓÔ îáëàñòè ñïåêòðà, îáóñëîâëåíî ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè ïðèìåíÿåìûõ íàíîîáúåêòîâ è óñëîâèÿìè ëàçåðíîé îáðàáîòêè. Âîçìîæíûé ìåõàíèçì “ïðîñâåòëåíèÿ” â ÓÔ îáëàñòè ìîæåò áûòü ñâÿçàí ñ èçìåíåíèåì ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ìàòåðèàëà, ÷òî íå ïðîòèâîðå÷èò ïîëó÷åííûì äàííûì êâàíòîâî-õèìè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ, ïîêàçûâàþùèõ âîçìîæíîñòü äàæå õèìè÷åñêîé ñâÿçè ìåæäó íàíîòðóáêîé è ôòîðèäàìè; ðàñ÷åò áûë ñäåëàí äëÿ ñèñòåìû MgF2–óãëåðîäíàÿ íàíîòðóáêà. Îäèí èç âàðèàíòîâ “ïðèâÿçêè” óãëåðîäíûõ
Òàáëèöà 1. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ïîâåðõíîñòíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ðÿäà ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíà ñïåêòðà
Ìàòåðèàë
×èñëî îáîðîòîâ íà èñòèðàíèå, âûäåðæèâàåìîå îáðàçöîì (àáðàçèâíàÿ ïðî÷íîñòü) äî ïîÿâëåíèÿ îò÷åòëèâîãî êîëüöà
Èñõîäíûé îáðàçåö
Èñõîäíûé îáðàçåö + íàíîîáðàáîòêà
Îðãàíè÷åñêîå ñòåêëî, ÷èñòîå
200–400
1500–3000*
BaF2 CaF2 MgF2 ZnSe
200 500 1000 2500
3000 3000 3000 2700–3000
* 3000 îáîðîòîâ ñîîòâåòñòâóþò íóëåâîé ïðî÷íîñòè, ÷òî ïî òâåðäîñòè ïðèñóùå îïòè÷åñêîìó ñòåêëó Ê8.
58 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
íåñêîëüêî ðàç. Ìåõàíèçì óïðî÷íåíèÿ ìàòåðèàëîâ ïðè èñïîëüçîâàíèè íàíîîáúåêòîâ, à òàêæå ëàçåðíîé îáðàáîòêè èçó÷àåòñÿ íàìè äîñòàòî÷íî ñêðóïóëåçíî, è â ïîñëåäóþùèõ ïóáëèêàöèÿõ áóäåò ïðåäëîæåíî åãî ðàññìîòðåíèå íà îñíîâå áîëåå äåòàëüíûõ êâàíòîâî-õèìè÷åñêèõ ìåòîäîâ. Îñíîâíàÿ èäåÿ ñâÿçàíà ñî âñòðàèâàíèåì ïðî÷íûõ C–C ñâÿçåé îò èñïîëüçóåìûõ íàíîîáúåêòîâ, íàïðèìåð, íà îñíîâå íàíîòðóáîê â “ìÿãêóþ” ðåøåòêó èçó÷àåìûõ ìàòåðèàëîâ.
 òàáë. 2 ïðèâåäåíû ñðàâíèòåëüíûå äàííûå, ïîëó÷åííûå íà îñíîâå ìåòîäîâ àòîìíî-ñèëîâîé ìèêðîñêîïèè (ÀÑÌ) ïðè èçó÷åíèè øåðîõîâàòîñòè ïîâåðõíîñòè îáðàçöîâ èç MgF2 (èññëåäîâàëñÿ ó÷àñòîê ðàçìåðîì 5000×5000 íì). Øåðîõîâàòîñòü áûëà îïðåäåëåíà ïî èçó÷åíèþ íåïîñðåäñòâåííî ïðîôèëÿ ïîâåðõíîñòè. Àíàëèçèðóÿ äàííûå òàáë. 2, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ïðîâåäåíèå íàíîîáðàáîòêè ïðè èñïîëüçîâàíèè íàíîîáúåêòîâ óëó÷øàåò ïîâåðõíîñòü èçó÷àåìîãî ìàòåðèàëà ïî âñåì ïàðàìåòðàì, õàðàêòåðèçóþùèì åå øåðîõîâàòîñòü (ìàêñèìàëüíîå Rmax, ñðåäíåå Ra èëè Rmean è ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîå Sq çíà÷åíèÿ). Äåéñòâèòåëüíî, áûëè óëó÷øåíû õàðàêòåðèñòèêè êàê ïî íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìîé ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîé øåðîõîâàòîñòè Sq, èçìåðÿåìîé êàê ñðåäíåå çíà÷åíèå èç àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé âûñòóïîâ íà ïîâåðõíîñòè, èçìåðåííûõ îò ñðåäíåãî óðîâíÿ ïîâåðõíîñòè [6], òàê è óëó÷øåí ïàðàìåòð ïî ñðåäíåé øåðîõîâàòîñòè Ra, îáû÷íî ïðèìåíÿåìûé äëÿ îöåíêè øåðîõîâàòîñòè ïîâåðõíîñòåé, ïîäâåðãíóòûõ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêå. Òàêèì îáðàçîì, îáðàáîòêà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè MgF2 íàíîîáúåêòàìè ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííî ëó÷øåìó è ðîâíîìó ðåëüåôó, ÷åì áûëî äî òàêîâîé. Ïðîèñõîäèò “çàøëèôîâûâàíèå” òðåùèíîê, óìåíüøåíèå ÷èñëà áîðîçäîê, öàðàïèí è äðóãèõ äåôåêòîâ ñòðóêòóðû ïîâåðõíîñòè ìàòåðèàëà ïðè íàíåñåíèè íàíîîáúåêòîâ, íèâåëèðóåòñÿ òàêæå ÷àñòü âûñòóïîâ, èìåþùèõ ðàçìåðû, áëèçêèå ê ðàçìåðàì èñïîëüçóåìûõ íàíîîáúåêòîâ, íàïðèìåð, íàíîòðóáîê ñ äèàìåòðîì 5–10 íì è äëèíîé 10–100 íì.
Ïðèìåíåíèå ÏÝÂ ïîçâîëèëî íàì ðåøèòü åùå îäíó èç çàäà÷, àêòóàëüíûõ ïðè ýêñïëóàòàöèè ïðî-
Òàáëèöà 2. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ øåðîõîâàòîñòåé ïîâåðõíîñòè ìàòðè÷íîãî ìàòåðèàëà èç MgF2 äî è ïîñëå íàíîîáðàáîòêè
Ïàðàìåòðû øåðîõîâàòîñòè
Çíà÷åíèÿ øåðîõîâàòîñòè ó÷àñòêà íà îáðàçöå
áåç îáðàáîòêè
ïîñëå îáðàáîòêè ÏÝÂ
Rmax Rmean Ra Sq
67,4 26,6 36,8 16,3 6,2 2,7 8,4 3,6
200 íì
í0ì 8000
4000
8000 íì 4000
Ðèñ. 5. ÀÑÌ-èçîáðàæåíèå ðåëüåôà äëÿ îðèåíòèðîâàíèÿ ÆÊ-ìîëåêóë íîâûì ìåòîäîì.
ñòðàíñòâåííî-âðåìåííûõ ìîäóëÿòîðîâ ñâåòà íà îñíîâå æèäêèõ êðèñòàëëîâ (ÆÊ), à èìåííî: ñóùåñòâåííî ñíèçèòü íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ, ïðèêëàäûâàåìîãî ê ÆÊ-ÿ÷åéêå, ðàáîòàþùåé â ñõåìå “íà ïðîïóñêàíèå”. Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåíà ÀÑÌ- ôîòîãðàôèÿ ðåëüåôà ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà òâåðäîå òåëî–ÆÊ, èñïîëüçóåìîé êàê â êà÷åñòâå ïðîçðà÷íîãî ïðîâîäÿùåãî ïîêðûòèÿ, òàê è â êà÷åñòâå îðèåíòèðóþùåãî ÆÊ-ìîëåêóëû ñëîÿ. Óñòàíîâëåíû ñëåäóþùèå ïðåèìóùåñòâà äàííîé íàíîîáðàáîòêè:
1) ñíèæåíèå åìêîñòè ãðàíèöû ðàçäåëà, ÷òî ïðèâåëî ê óìåíüøåíèþ âðåìåí ðåëàêñàöèè ÆÊ-ìåçîôàçû;
2) âîçìîæíîñòü îðèåíòèðîâàíèÿ ÆÊ-ìîëåêóë áåç íåïîñðåäñòâåííîãî îðèåíòèðóþùåãî ñëîÿ;
3) óìåíüøåíèå îáùåãî ÷èñëà ñëîåâ â ñëîæíîé ñýíäâè÷-ñòðóêòóðå ÆÊ-ÿ÷åéêè;
4) óìåíüøåíèå ïðàêòè÷åñêè â 2 ðàçà àìïëèòóäû èìïóëüñà ïðèêëàäûâàåìîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ;
5) ïîâûøåíèå íà 10–15% ïðîçðà÷íîñòè ïðîâîäÿùèõ ñëîåâ ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàíåå èñïîëüçóåìûìè ïîêðûòèÿìè íà îñíîâå îêèñëîâ èíäèÿ è îëîâà;
6) óìåíüøåíèå ñòîèìîñòè ÆÊ-ýëåìåíòîâ â ñâÿçè ñ îòñóòñòâèåì íåîáõîäèìîñòè ïðèìåíåíèÿ òåõíîëîãèè íàíåñåíèÿ îðèåíòàíòîâ, åãî ñóøêè è íàòèðàíèÿ;
7) óâåëè÷åíèå ïðàêòè÷åñêè â 3–5 ðàç ëàçåðíîé ïðî÷íîñòè ïîêðûòèé çà ñ÷åò áîëüøîãî ÷èñëà ñâÿçåé Ñ–Ñ ó ñëîåâ ñ íàíîîáúåêòàìè, ñðàâíèìûõ ïî ïðî÷íîñòè ñ àëìàçîïîäîáíûìè ïëåíêàìè.
Èòàê, â äàííîì èññëåäîâàíèè ïîêàçàíû âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ íàíîîáúåêòîâ äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïðîïóñêàíèÿ è óïðî÷íåíèÿ ìàòðè÷íûõ ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà, òðàäèöèîííî èñïîëüçóåìûõ äëÿ öåëåé ñïåêòðîñêîïèè è ëàçåðíîé ôèçèêè, à òàêæå ïóòè óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ òåõíîëîãèè ñîçäàíèÿ ÆÊ-ýëåìåíòîâ ñ íîâûì ñïîñîáîì îáðàáîòêè ãðàíèöû ðàçäåëà ôàç òâåðäîå òåëî–ÆÊ. Äàííîå èñ-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
59
ñëåäîâàíèå âûïîëíåíî â ëàáîðàòîðèè “Ôîòîôèçèêà ôóëëåðåíñîäåðæàùèõ ñðåä è ãîëîãðàôè÷åñêèõ òåõíîëîãèé” ÔÃÓÏ ÍÏÊ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà. Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ÷àñòè÷íîé ïîääåðæêå ãðàíòà ÐÔÔÈ ¹ 08-02-00966 (2008–2010 ãã.), à òàêæå ãðàíòà ÌÍÒÖ IPP A-1484 (2007–2009 ãã.). Àâòîðû áëàãîäàðÿò ñîòðóäíèêîâ ÔÃÓÏ ÍÏÊ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà” Þ.À. Ãîãîëåâà, È.À. Ìàëûøåâà, À.Ô. Àíäðååâà çà äèñêóññèè è êîììåíòàðèè ïî ïðîâîäèìûì èññëåäîâàíèÿì. Àâòîðû áëàãîäàðÿò Å.Ô. Øåêà (Ìîñêâà, ×åðíîãîëîâêà) è Å.À. Íèêèòèíó (Ìîñêâà, Èíñòèòóò ïðèêëàäíîé ìåõàíèêè ÐÀÍ) çà ïðîâåäåííûé àíàëèç êâàíòîâî-õèìè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, à òàêæå âûðàæàþò ïðèçíàòåëüíîñòü Â.Å. Ëåâèíîê è À.Ï. Êóëåøîâó çà êîíñóëüòàöèè è ïîìîùü â èçìåðåíèÿõ àáðàçèâíîé ïðî÷íîñòè, à ñîòðóäíèêó ÑÏáÃÒÓ ÈÒÌÎ Þ.Ì. Âîðîíèíó çà ïîìîùü â ïðîâåäåíèè èññëåäîâàíèé íà àòîìíî-ñèëîâîì ìèêðîñêîïå.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Êàìàíèíà Í.Â. Ôóëëåðåíñîäåðæàùèå äèñïåðãèðîâàííûå íåìàòè÷åñêèå æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå ñòðóêòóðû:
äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè è ïðîöåññû ñàìîîðãàíèçàöèè // ÓÔÍ. 2005. Ò. 175. ¹ 4. Ñ. 445–454.
12. Âàñèëüåâ Ï.ß., Êàìàíèíà Í.Â. Ïåðñïåêòèâû èñïîëüçîâàíèÿ ïðîçðà÷íûõ ïðîâîäÿùèõ ïîêðûòèé ñ ôóëëåðåíàìè è íàíîòðóáêàìè äëÿ äèñïëåéíûõ ýëåìåíòîâ íîâîãî ïîêîëåíèÿ // Ïèñüìà â ÆÒÔ. 2007. Ò. 33. Â. 18. Ñ. 8–13.
13. Kamanina N.V., Vasilyev P.Ya., Vangonen A.I., Studeonov V.I., Usanov Yu.E., Kajzar F., Attias A-J. Photophysics of organic structures doped with nanoobjects: optical limiting, switching and laser strength // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2008. V. 485. Ð. 203–212.
14. Êàìàíèíà Í.Â., Âàñèëüåâ Ï.ß., Ñòóäåíîâ Â.È., Óñàíîâ Â.È. Óïðî÷íåíèå ïðîçðà÷íûõ ïðîâîäÿùèõ ïîêðûòèé è “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÈÊ äèàïàçîíà ñïåêòðà ïðè ïðèìåíåíèè íàíîòåõíîëîãèé // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2008. Ò. 75. ¹ 1. Ñ. 83–84.
15. Ðîæäåñòâåíñêèé Â.Í. “Îá îöåíêå òâåðäîñòè îïòè÷åñêèõ ïîêðûòèé” // ÎÌÏ. 1996. Ò. 33. ¹ 12. Ñ. 54–56.
16. Bennet J.M., Mattssjn L. Øåðîõîâàòîñòü ïîâåðõíîñòè è ðàññåÿíèå. Optical Society of America / Ïåðåâîä ñ àíãë. Í.Â. Âàñèëü÷åíêî. ÑÏá.: ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà. 1993. 119 ñ.
60 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÅ ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÉ Â ÎÏÒÈÊÅ: Î ÂÎÇÌÎÆÍÎÌ ÓÂÅËÈ×ÅÍÈÈ ÏÐÎÇÐÀ×ÍÎÑÒÈ È ÏÎÂÛØÅÍÈÈ ÏÎÂÅÐÕÍÎÑÒÍÎÉ ÌÅÕÀÍÈ×ÅÑÊÎÉ ÏÐÎ×ÍÎÑÒÈ ÌÀÒÅÐÈÀËΠÓÔ È ÈÊ ÄÈÀÏÀÇÎÍΠÑÏÅÊÒÐÀ
2008 ã.
Í. Â. Êàìàíèíà, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; Ï.ß. Âàñèëüåâ; Â.È.Ñòóäåíîâ, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê ÍÏÊ “Ãîñóäàðñòâåííûé îïòè÷åñêèé èíñòèòóò èì.Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã Å-mail: nvkamanina@hotmail.com
Êðàòêî ðàññìîòðåíû âîïðîñû ïîâûøåíèÿ ïðîçðà÷íîñòè è ïîâåðõíîñòíîé ïðî÷íîñòè “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíîâ (MgF2, CaF2, BaF2, LiF è äð.) ïðè èñïîëüçîâàíèè íàíîîáúåêòîâ. Äëÿ ìàòðèöû íà îñíîâå MgF2, BaF2, LiF óñòàíîâëåíî ñóùåñòâåííîå èçìåíåíèå â ñïåêòðàõ ïðîïóñêàíèÿ â ÓÔ îáëàñòè ñïåêòðà. Ïîêàçàíî òàêæå, ÷òî ïðî÷íîñòíûå ïàðàìåòðû èññëåäóåìûõ ìàòåðèàëîâ ìîãóò áûòü óëó÷øåíû â 3–10 ðàç.
Êîäû OCIS: 310.1620, 310.6860, 160.3710.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 22.07.2008.
 ïîñëåäíèå 5–10 ëåò èíòåíñèâíîå ðàçâèòèå íàíîòåõíîëîãèé ñóùåñòâåííî ðàñøèðÿåò îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ è íåîðãàíè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, â òîì ÷èñëå îïòè÷åñêèõ, è ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü íàíîîáúåêòû äëÿ ìîäèôèêàöèè è óëó÷øåíèÿ ðÿäà òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Öèêë èññëåäîâàíèé, ïðîâîäèìûõ íàìè ïî îïòèìèçàöèè äèíàìè÷åñêèõ, ñïåêòðàëüíûõ ñâîéñòâ, à òàêæå ëàçåðíîé è ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ðÿäà ìàòåðèàëîâ áûë ïðåäñòàâëåí â ïðåäûäóùèõ ïóáëèêàöèÿõ [1–4].  íàñòîÿùåì êðàòêîì ñîîáùåíèè ïîêàçàíû ïðåèìóùåñòâà èñïîëüçîâàíèÿ íàíîîáúåêòîâ ïðè ëàçåðíîì íàïûëåíèè íà ïîâåðõíîñòü “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà, à òàêæå îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè ïðîìåæóòî÷íûõ ñëîåâ æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñòðóêòóð ñ íàíåñåííûìè íàíîîáúåêòàìè ïîâåðõíîñòíîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé (ÏÝÂ).  ðåçóëüòàòå ðåàëèçîâàíû óâåëè÷åíèå ïðîïóñêàíèÿ è ïîâûøåíèå ïîâåðõíîñòíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ìàòðè÷íûõ ñòðóêòóð, òðàäèöèîííî èñïîëüçóåìûõ äëÿ öåëåé ñïåêòðîñêîïèè, ëàçåðíîé ôèçèêè, ëàçåðíîé äèàãíîñòèêè è äð.
Íàïûëåíèå íàíîîáúåêòîâ, â êà÷åñòâå êîòîðûõ áûëè âûáðàíû óãëåðîäíûå íàíîòðóáêè èëè ôóëëåðåíû, ïðîâîäèëîñü â âàêóóìå íà ïîäëîæêè, íàãðåòûå äî òåìïåðàòóðû ìåíåå 80 °Ñ, îäíàêî ñòîèò ñêàçàòü, ÷òî òåìïåðàòóðíûé äèàïàçîí âûáèðàëñÿ â çàâèñèìîñòè îò òèïà îáðàáàòûâàåìîãî ìàòåðèàëà. Ïðèìåíÿëñÿ ìåòîä ëàçåðíîãî îñàæäåíèÿ íàíîîáúåêòîâ; èñòî÷íèêîì èçëó÷åíèÿ ñëóæèë êâàçèíåïðåðûâíûé ùåëåâîé ÑÎ2-ëàçåð ñ ð-ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì íà äëèíå âîëíû 10,6 ìêì ìîùíîñòüþ 30 Âò.  çàâèñèìîñòè îò ìàòåðèàëà ïîäëîæêè ïðîâîäèëàñü äîïîëíèòåëüíàÿ îáðàáîòêà ìàòðè÷íîé ñòðóêòóðû ïîâåðõíîñòíîé ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíîé.
Íà ðèñ. 1–3 ïðèâåäåíû ÓÔ ñïåêòðû ïðîïóñêàíèÿ ïîäëîæåê èç ìàòåðèàëîâ MgF2, BaF2, LiF, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ â ëàçåðíîé îïòèêå, íàïðèìåð, â êà÷åñòâå ìàòðè÷íûõ ýëåìåíòîâ äëÿ ñîçäàíèÿ ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ èëè â êà÷åñòâå âûõîäíûõ îêîøåê ëàìï ÓÔ äèàïàçîíà. Óêàçàííûå â äàííîé ðàáîòå ñïåêòðû èçìåðåíû íà ñïåêòðîôîòîìåòðå ÑÔ-26 â äèàïàçîíå 190–450 íì. Îáðàçöû, ÷èñòûé è îáðàáîòàííûé ñ ïðèìåíåíèåì íîâîé íàíîòåõíîëîãèè (1 è 2 ñîîòâåòñòâåííî), ñòàâèëèñü â îïðàâó, è èçìåðåíèÿ ïðîïóñêàíèÿ ïðîâîäèëèñü îäíîâðåìåííî äëÿ îáîèõ îáðàçöîâ íà êàæäîé äëèíå âîëíû.  äèàïàçîíå 200–400 íì ïðîïóñêàíèå îáðàçöîâ èññëåäóåìûõ ìàòåðèàëîâ óâåëè÷èëîñü íà 3–10%, ÷òî ðåãèñòðèðóåòñÿ óæå ïðè îäíîñòîðîííåé îáðàáîòêå ïîäëîæêè. Çàìåòèì, ÷òî âîçìîæíî åùå íåêîòîðîå
Ïðîïóñêàíèå, %
94
90 2
86 200
1
300 400 Äëèíà âîëíû, íì
Ðèñ. 1. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè îáðàçöîâ MgF2. 1 – áåç îáðàáîòêè, 2 – ïîñëå íàíîîáðàáîòêè. Äèìåòð îáðàçöîâ 30 ìì, òîëùèíà 1 ìì.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
57
Ïðîïóñêàíèå, %
92
88 2
84 3
80 1 76
200
300 400 Äëèíà âîëíû, íì
Ðèñ. 2. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè îáðàçöîâ BaF2. 1 – áåç îáðàáîòêè, 2 è 3 – ïîñëå íàíîîáðàáîòêè. Òîëùèíà îáðàçöîâ 1,86, 1,83, 1,86 ìì ñîîòâåòñòâåííî.
2 92
1 88
84
80 200
300 400 Äëèíà âîëíû, íì
Ðèñ. 3. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè îáðàçöîâ LiF. 1 – áåç îáðàáîòêè, 2 – ïîñëå íàíîîáðàáîòêè. Äèìåòð îáðàçöîâ 30 ìì, òîëùèíà 2 ìì.
1
2
Ðèñ. 4. Ìîäåëü ïðèâÿçêè óãëåðîäíîé íàíîòðóáêè ê ïîâåðõíîñòè ôòîðèäà ìàãíèÿ. 1 – íàíîòðóáêà, 2 – ïîâåðõíîñòü MgF2.
íàíîòðóáîê ê ïîâåðõíîñòè ôòîðèäà ìàãíèÿ ïîêàçàí íà ðèñ. 4.
 òàáë. 1 ïðèâåäåíû âûáîðî÷íûå ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé àáðàçèâíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè (ïðî÷íîñòè íà èñòèðàíèå îáðàçöîâ) îòäåëüíûõ îáðàáîòàííûõ ìàòåðèàëîâ. Ýòè äàííûå áûëè ïîëó÷åíû ïî ìåòîäèêå, îïèñàííîé â ðàáîòå [5] (ïî èññëåäîâàíèþ ñöåïëåíèÿ ñ ïîäëîæêîé îïòè÷åñêèõ ïîêðûòèé, ïðîâåðÿåìûõ íà òâåðäîñòü ïðè ïðîöàðàïûâàíèè). Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü íà ïðèáîðå ÑÌ-55 (ðàçðàáîòêà ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà) ïðè íàãðóçêå íà èíäåíòîð 100 ã. Âèäíî, ÷òî àáðàçèâíàÿ ïðî÷íîñòü “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò ïðè ïðèìåíåíèè ðàçðàáàòûâàåìûõ íàíîòåõíîëîãèé. Äåéñòâèòåëüíî, ïðè îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà íàáëþäàåòñÿ óâåëè÷åíèå àáðàçèâíîé ïðî÷íîñòè â
Ïðîïóñêàíèå, %
óâåëè÷åíèå ïðîçðà÷íîñòè èçó÷àåìûõ ìàòåðèàëîâ â óêàçàííîì ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå ïðè äâóêðàòíîé îáðàáîòêå ïîâåðõíîñòè MgF2, BaF2, LiF. Ðåãèñòðèðóåìîå “ïðîñâåòëåíèå” èññëåäóåìûõ ñèñòåì, îñîáåííî ïðîÿâëÿþùååñÿ â ÓÔ îáëàñòè ñïåêòðà, îáóñëîâëåíî ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè îñîáåííîñòÿìè ïðèìåíÿåìûõ íàíîîáúåêòîâ è óñëîâèÿìè ëàçåðíîé îáðàáîòêè. Âîçìîæíûé ìåõàíèçì “ïðîñâåòëåíèÿ” â ÓÔ îáëàñòè ìîæåò áûòü ñâÿçàí ñ èçìåíåíèåì ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ ìàòåðèàëà, ÷òî íå ïðîòèâîðå÷èò ïîëó÷åííûì äàííûì êâàíòîâî-õèìè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ, ïîêàçûâàþùèõ âîçìîæíîñòü äàæå õèìè÷åñêîé ñâÿçè ìåæäó íàíîòðóáêîé è ôòîðèäàìè; ðàñ÷åò áûë ñäåëàí äëÿ ñèñòåìû MgF2–óãëåðîäíàÿ íàíîòðóáêà. Îäèí èç âàðèàíòîâ “ïðèâÿçêè” óãëåðîäíûõ
Òàáëèöà 1. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ ïîâåðõíîñòíîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòè ðÿäà ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíà ñïåêòðà
Ìàòåðèàë
×èñëî îáîðîòîâ íà èñòèðàíèå, âûäåðæèâàåìîå îáðàçöîì (àáðàçèâíàÿ ïðî÷íîñòü) äî ïîÿâëåíèÿ îò÷åòëèâîãî êîëüöà
Èñõîäíûé îáðàçåö
Èñõîäíûé îáðàçåö + íàíîîáðàáîòêà
Îðãàíè÷åñêîå ñòåêëî, ÷èñòîå
200–400
1500–3000*
BaF2 CaF2 MgF2 ZnSe
200 500 1000 2500
3000 3000 3000 2700–3000
* 3000 îáîðîòîâ ñîîòâåòñòâóþò íóëåâîé ïðî÷íîñòè, ÷òî ïî òâåðäîñòè ïðèñóùå îïòè÷åñêîìó ñòåêëó Ê8.
58 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
íåñêîëüêî ðàç. Ìåõàíèçì óïðî÷íåíèÿ ìàòåðèàëîâ ïðè èñïîëüçîâàíèè íàíîîáúåêòîâ, à òàêæå ëàçåðíîé îáðàáîòêè èçó÷àåòñÿ íàìè äîñòàòî÷íî ñêðóïóëåçíî, è â ïîñëåäóþùèõ ïóáëèêàöèÿõ áóäåò ïðåäëîæåíî åãî ðàññìîòðåíèå íà îñíîâå áîëåå äåòàëüíûõ êâàíòîâî-õèìè÷åñêèõ ìåòîäîâ. Îñíîâíàÿ èäåÿ ñâÿçàíà ñî âñòðàèâàíèåì ïðî÷íûõ C–C ñâÿçåé îò èñïîëüçóåìûõ íàíîîáúåêòîâ, íàïðèìåð, íà îñíîâå íàíîòðóáîê â “ìÿãêóþ” ðåøåòêó èçó÷àåìûõ ìàòåðèàëîâ.
 òàáë. 2 ïðèâåäåíû ñðàâíèòåëüíûå äàííûå, ïîëó÷åííûå íà îñíîâå ìåòîäîâ àòîìíî-ñèëîâîé ìèêðîñêîïèè (ÀÑÌ) ïðè èçó÷åíèè øåðîõîâàòîñòè ïîâåðõíîñòè îáðàçöîâ èç MgF2 (èññëåäîâàëñÿ ó÷àñòîê ðàçìåðîì 5000×5000 íì). Øåðîõîâàòîñòü áûëà îïðåäåëåíà ïî èçó÷åíèþ íåïîñðåäñòâåííî ïðîôèëÿ ïîâåðõíîñòè. Àíàëèçèðóÿ äàííûå òàáë. 2, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ïðîâåäåíèå íàíîîáðàáîòêè ïðè èñïîëüçîâàíèè íàíîîáúåêòîâ óëó÷øàåò ïîâåðõíîñòü èçó÷àåìîãî ìàòåðèàëà ïî âñåì ïàðàìåòðàì, õàðàêòåðèçóþùèì åå øåðîõîâàòîñòü (ìàêñèìàëüíîå Rmax, ñðåäíåå Ra èëè Rmean è ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîå Sq çíà÷åíèÿ). Äåéñòâèòåëüíî, áûëè óëó÷øåíû õàðàêòåðèñòèêè êàê ïî íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóåìîé ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîé øåðîõîâàòîñòè Sq, èçìåðÿåìîé êàê ñðåäíåå çíà÷åíèå èç àáñîëþòíûõ çíà÷åíèé âûñòóïîâ íà ïîâåðõíîñòè, èçìåðåííûõ îò ñðåäíåãî óðîâíÿ ïîâåðõíîñòè [6], òàê è óëó÷øåí ïàðàìåòð ïî ñðåäíåé øåðîõîâàòîñòè Ra, îáû÷íî ïðèìåíÿåìûé äëÿ îöåíêè øåðîõîâàòîñòè ïîâåðõíîñòåé, ïîäâåðãíóòûõ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêå. Òàêèì îáðàçîì, îáðàáîòêà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè MgF2 íàíîîáúåêòàìè ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííî ëó÷øåìó è ðîâíîìó ðåëüåôó, ÷åì áûëî äî òàêîâîé. Ïðîèñõîäèò “çàøëèôîâûâàíèå” òðåùèíîê, óìåíüøåíèå ÷èñëà áîðîçäîê, öàðàïèí è äðóãèõ äåôåêòîâ ñòðóêòóðû ïîâåðõíîñòè ìàòåðèàëà ïðè íàíåñåíèè íàíîîáúåêòîâ, íèâåëèðóåòñÿ òàêæå ÷àñòü âûñòóïîâ, èìåþùèõ ðàçìåðû, áëèçêèå ê ðàçìåðàì èñïîëüçóåìûõ íàíîîáúåêòîâ, íàïðèìåð, íàíîòðóáîê ñ äèàìåòðîì 5–10 íì è äëèíîé 10–100 íì.
Ïðèìåíåíèå ÏÝÂ ïîçâîëèëî íàì ðåøèòü åùå îäíó èç çàäà÷, àêòóàëüíûõ ïðè ýêñïëóàòàöèè ïðî-
Òàáëèöà 2. Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ øåðîõîâàòîñòåé ïîâåðõíîñòè ìàòðè÷íîãî ìàòåðèàëà èç MgF2 äî è ïîñëå íàíîîáðàáîòêè
Ïàðàìåòðû øåðîõîâàòîñòè
Çíà÷åíèÿ øåðîõîâàòîñòè ó÷àñòêà íà îáðàçöå
áåç îáðàáîòêè
ïîñëå îáðàáîòêè ÏÝÂ
Rmax Rmean Ra Sq
67,4 26,6 36,8 16,3 6,2 2,7 8,4 3,6
200 íì
í0ì 8000
4000
8000 íì 4000
Ðèñ. 5. ÀÑÌ-èçîáðàæåíèå ðåëüåôà äëÿ îðèåíòèðîâàíèÿ ÆÊ-ìîëåêóë íîâûì ìåòîäîì.
ñòðàíñòâåííî-âðåìåííûõ ìîäóëÿòîðîâ ñâåòà íà îñíîâå æèäêèõ êðèñòàëëîâ (ÆÊ), à èìåííî: ñóùåñòâåííî ñíèçèòü íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ, ïðèêëàäûâàåìîãî ê ÆÊ-ÿ÷åéêå, ðàáîòàþùåé â ñõåìå “íà ïðîïóñêàíèå”. Íà ðèñ. 5 ïðèâåäåíà ÀÑÌ- ôîòîãðàôèÿ ðåëüåôà ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà òâåðäîå òåëî–ÆÊ, èñïîëüçóåìîé êàê â êà÷åñòâå ïðîçðà÷íîãî ïðîâîäÿùåãî ïîêðûòèÿ, òàê è â êà÷åñòâå îðèåíòèðóþùåãî ÆÊ-ìîëåêóëû ñëîÿ. Óñòàíîâëåíû ñëåäóþùèå ïðåèìóùåñòâà äàííîé íàíîîáðàáîòêè:
1) ñíèæåíèå åìêîñòè ãðàíèöû ðàçäåëà, ÷òî ïðèâåëî ê óìåíüøåíèþ âðåìåí ðåëàêñàöèè ÆÊ-ìåçîôàçû;
2) âîçìîæíîñòü îðèåíòèðîâàíèÿ ÆÊ-ìîëåêóë áåç íåïîñðåäñòâåííîãî îðèåíòèðóþùåãî ñëîÿ;
3) óìåíüøåíèå îáùåãî ÷èñëà ñëîåâ â ñëîæíîé ñýíäâè÷-ñòðóêòóðå ÆÊ-ÿ÷åéêè;
4) óìåíüøåíèå ïðàêòè÷åñêè â 2 ðàçà àìïëèòóäû èìïóëüñà ïðèêëàäûâàåìîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ;
5) ïîâûøåíèå íà 10–15% ïðîçðà÷íîñòè ïðîâîäÿùèõ ñëîåâ ïî ñðàâíåíèþ ñ ðàíåå èñïîëüçóåìûìè ïîêðûòèÿìè íà îñíîâå îêèñëîâ èíäèÿ è îëîâà;
6) óìåíüøåíèå ñòîèìîñòè ÆÊ-ýëåìåíòîâ â ñâÿçè ñ îòñóòñòâèåì íåîáõîäèìîñòè ïðèìåíåíèÿ òåõíîëîãèè íàíåñåíèÿ îðèåíòàíòîâ, åãî ñóøêè è íàòèðàíèÿ;
7) óâåëè÷åíèå ïðàêòè÷åñêè â 3–5 ðàç ëàçåðíîé ïðî÷íîñòè ïîêðûòèé çà ñ÷åò áîëüøîãî ÷èñëà ñâÿçåé Ñ–Ñ ó ñëîåâ ñ íàíîîáúåêòàìè, ñðàâíèìûõ ïî ïðî÷íîñòè ñ àëìàçîïîäîáíûìè ïëåíêàìè.
Èòàê, â äàííîì èññëåäîâàíèè ïîêàçàíû âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ íàíîîáúåêòîâ äëÿ óâåëè÷åíèÿ ïðîïóñêàíèÿ è óïðî÷íåíèÿ ìàòðè÷íûõ ìàòåðèàëîâ ÓÔ è ÈÊ äèàïàçîíîâ ñïåêòðà, òðàäèöèîííî èñïîëüçóåìûõ äëÿ öåëåé ñïåêòðîñêîïèè è ëàçåðíîé ôèçèêè, à òàêæå ïóòè óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ òåõíîëîãèè ñîçäàíèÿ ÆÊ-ýëåìåíòîâ ñ íîâûì ñïîñîáîì îáðàáîòêè ãðàíèöû ðàçäåëà ôàç òâåðäîå òåëî–ÆÊ. Äàííîå èñ-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
59
ñëåäîâàíèå âûïîëíåíî â ëàáîðàòîðèè “Ôîòîôèçèêà ôóëëåðåíñîäåðæàùèõ ñðåä è ãîëîãðàôè÷åñêèõ òåõíîëîãèé” ÔÃÓÏ ÍÏÊ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà. Ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ÷àñòè÷íîé ïîääåðæêå ãðàíòà ÐÔÔÈ ¹ 08-02-00966 (2008–2010 ãã.), à òàêæå ãðàíòà ÌÍÒÖ IPP A-1484 (2007–2009 ãã.). Àâòîðû áëàãîäàðÿò ñîòðóäíèêîâ ÔÃÓÏ ÍÏÊ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà” Þ.À. Ãîãîëåâà, È.À. Ìàëûøåâà, À.Ô. Àíäðååâà çà äèñêóññèè è êîììåíòàðèè ïî ïðîâîäèìûì èññëåäîâàíèÿì. Àâòîðû áëàãîäàðÿò Å.Ô. Øåêà (Ìîñêâà, ×åðíîãîëîâêà) è Å.À. Íèêèòèíó (Ìîñêâà, Èíñòèòóò ïðèêëàäíîé ìåõàíèêè ÐÀÍ) çà ïðîâåäåííûé àíàëèç êâàíòîâî-õèìè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ, à òàêæå âûðàæàþò ïðèçíàòåëüíîñòü Â.Å. Ëåâèíîê è À.Ï. Êóëåøîâó çà êîíñóëüòàöèè è ïîìîùü â èçìåðåíèÿõ àáðàçèâíîé ïðî÷íîñòè, à ñîòðóäíèêó ÑÏáÃÒÓ ÈÒÌÎ Þ.Ì. Âîðîíèíó çà ïîìîùü â ïðîâåäåíèè èññëåäîâàíèé íà àòîìíî-ñèëîâîì ìèêðîñêîïå.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Êàìàíèíà Í.Â. Ôóëëåðåíñîäåðæàùèå äèñïåðãèðîâàííûå íåìàòè÷åñêèå æèäêîêðèñòàëëè÷åñêèå ñòðóêòóðû:
äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè è ïðîöåññû ñàìîîðãàíèçàöèè // ÓÔÍ. 2005. Ò. 175. ¹ 4. Ñ. 445–454.
12. Âàñèëüåâ Ï.ß., Êàìàíèíà Í.Â. Ïåðñïåêòèâû èñïîëüçîâàíèÿ ïðîçðà÷íûõ ïðîâîäÿùèõ ïîêðûòèé ñ ôóëëåðåíàìè è íàíîòðóáêàìè äëÿ äèñïëåéíûõ ýëåìåíòîâ íîâîãî ïîêîëåíèÿ // Ïèñüìà â ÆÒÔ. 2007. Ò. 33. Â. 18. Ñ. 8–13.
13. Kamanina N.V., Vasilyev P.Ya., Vangonen A.I., Studeonov V.I., Usanov Yu.E., Kajzar F., Attias A-J. Photophysics of organic structures doped with nanoobjects: optical limiting, switching and laser strength // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2008. V. 485. Ð. 203–212.
14. Êàìàíèíà Í.Â., Âàñèëüåâ Ï.ß., Ñòóäåíîâ Â.È., Óñàíîâ Â.È. Óïðî÷íåíèå ïðîçðà÷íûõ ïðîâîäÿùèõ ïîêðûòèé è “ìÿãêèõ” ìàòåðèàëîâ ÈÊ äèàïàçîíà ñïåêòðà ïðè ïðèìåíåíèè íàíîòåõíîëîãèé // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 2008. Ò. 75. ¹ 1. Ñ. 83–84.
15. Ðîæäåñòâåíñêèé Â.Í. “Îá îöåíêå òâåðäîñòè îïòè÷åñêèõ ïîêðûòèé” // ÎÌÏ. 1996. Ò. 33. ¹ 12. Ñ. 54–56.
16. Bennet J.M., Mattssjn L. Øåðîõîâàòîñòü ïîâåðõíîñòè è ðàññåÿíèå. Optical Society of America / Ïåðåâîä ñ àíãë. Í.Â. Âàñèëü÷åíêî. ÑÏá.: ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà. 1993. 119 ñ.
60 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008