편광 푸리에 변환 적외선 분광법을 이용하여 액정 디스플레이의 배향막으로 널리 사용되는 폴리이미드 필름의 편광 자외선 조사에 따른 액정의 배향성과 열적 안정성을 연구하였다. 편광자외선이 조사된 폴리이미드의 경우, 조사된 편광자외선의 극성 방향에 평행한 폴리이미드 분자들의 우선적인 광분해 반응으로 인하여 편광자외선 조사 후 남아 있는 폴리이미드 분자들은 조사된 편광자외선 극성 방향과 수직 배향을 나타내었다. 하지만 러빙 처리된 폴리이미드 필름은 러빙 방향과 평행하게 폴리이미드 분자들의 재배향이 유도됨을 확인하였다. 또한 편광자외선이 조사된 폴리이미드 배향막이 편광자외선 조사를 통한 폴리이미드 분자들의 단편화 반응 때문에 러빙 처리된 폴리이미드 배향막 보다는 열적 안정성이 저하됨을 확인하였다.
광조사에 의하여 발색단 분해를 유도함으로써 고분자의 굴절률을 변화시켜 공중합체 박막의 굴절률을 조절하고, FTIR과 UV/Vis 분광 실험으로 굴절률에 영향을 미치는 구조의 변화를 조사하였다. 광표백에 따라 공중합체 박막의 굴절률이 작아지는 것은 광반응에 의하여 발색단 내 C=C 이중결합이 끊어져 고분자의 편극률이 작아지기 때문이다. 입사되는 빛의 전기장 방향에 의존하는 선택적인 광반응에 의하여 필름 면에 평행한 방향으로 존재하는 발색단이 먼저 분해가 되면서 고분자 필름 면에 평행한 방향의 굴절률이 수직한 방향에서 보다 더 급격하게 감소하였다. 이와 같은 고분자 박막 내의 굴절률 차이를 편광 ATR-FTIR 실험에서 얻어지는 고분자 특성 피크의 변화를 조사하여 증명하였다.
Molecular layer deposition (MLD) is sequential, self-limiting surface reaction to form conformal and ultrathin polymer film. This technique generally uses bifunctional precursors for stepwise sequential surface reaction and entirely organic polymer films. Also, in comparison with solution-based technique, because MLD is vapor-phase deposition based on ALD, it allows epitaxial growth of molecular layer on substrate and is especially good for surface reaction or coating of nanostructure such as nanopore, nanochannel, nanwire array and so on. In this study, polyurea film that consisted of phenylenediisocyanate and phenylenediamine was formed by MLD technique. In situ Fourier Transform Infrared (FTIR) measurement on high surface area SiO2 substrate was used to monitor the growth of polyurethane and polyurea film. Also, to investigate orientation of chemical bonding formed polymer film, plan-polarized grazing angle FTIR spectroscopy was used and it showed epitaxial growth and uniform orientation of chemical bones of polyurea films.
고분자 배향막이 없는 순수 유리 기판을 이용하여 광반응성 액정의 배향을 유도하였다. 유리 기판을 러빙하여 액정 배향을 유도한 경우, 고분자 배향막을 사용하여 유도한 경우와 같이 액정을 러빙 방향과 평행하게 배향할 수 있는 것을 편광 FTIR, 편광현미경, 복굴절 측정 등의 실험을 통해서 알 수 있었다. 순수 유리 기판을 러빙하여 액정 배향을 유도하는 메커니즘은 러빙 과정에서 유리 표면에 묻어나온 고분자들이 러빙 방향으로 늘어서 분자간 상호작용을 통하여 액정 분자들의 배향을 유도하는 것이다.
Pentacene을 폴리이미드(PI) 배향막 위에 증착하면 기판 위에 수직으로 배열하는 것을 편광 FTIR 실험을 이용하여 확인하였다. Pentacene 이 PI 필름 위에 수직으로 증착할 때, 러빙하지 않은 즉, 등방성인 PI 필름 위에서는 특정한 방향성이 없이 배열하는 반면 러빙한 PI 필름 위에서는 러빙 방향과 평행하게 pentacene의 ring 평면이 배열하였다. Pentacene 특성 피크 중 ring 평면에 평행한 transition dipole moment 를 가지는 $1296cm^{-1}$ 밴드는 러빙 방향과 평행일 때 그리고 ring 평면에 수직한 진동운동의 $908cm^{-1}$ 밴드는 러빙 방향에 수직인 편광 IR 스펙트럼 에서 피크가 크게 나타나는 것이 관찰되었다. 이와 같은 평광 FTIR 실험 결과는 기판에 수직으로 증착하는 pentacene 분자들이 PI 필름의 러빙 방향과 평행하게 ring 평면이 배열을 할 때 나타날 수 있는 것으로, PI 사슬들의 배향이 pentacene 분자들의 배향에 영향을 미치는 것을 보여주는 것이다.
To elucidate the liquid crystal(LC) molecules alignment mechanism, it is important to determine the molecular orientation of the rubbed polymer surface molecules that directly contact with LC molecules. In this work, the molecular orientation on a rubbed surface of polyimide (SE-3310, Nissan) film has been studied by polarized FTIR absorption spectroscopy. It has been found that molecular chain on the rubbed surface of polymide film are oriented along the rubbing direction and are tilted up on an average by 5.0$^{\circ}$. In the SHG(Second Harmonic Generation) measurement, the pretilt angle of molecular chain on the poylmide fim was 4.6$^{\circ}$ fro, the surface plane. And the pedit angle of liquid crystal (ZLI-2293, Merck) molecules measured by crystal rotation method was 5.4$^{\circ}$in the same rubbing condition.
Yoon, Su-Jin;Hwang, Jeongwoo;Lee, Myeong-Ju;Kang, Sang-Woo;Kim, Jong-Su;Ku, Zahyun;Urbas, Augustine;Lee, Sang Jun
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.296-296
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2014
We investigate experimentally and theoretically the splitting of surface plasmon (SP) resonance peaks under TE- and TM-polarized illumination. The SP structure at infrared wavelength is fabricated with a 2-dimensional square periodic array of circular holes penetrating through Au (gold) film. In brief, the processing steps to fabricate the SP structure are as follows. (i) A standard optical lithography was performed to produce to a periodic array of photoresist (PR) circular cylinders. (ii) After the PR pattern, e-beam evaporation was used to deposit a 50-nm thick layer of Au. (iii) A lift-off processing with acetone to remove the PR layer, leading to final structure (pitch, $p=2.2{\mu}m$; aperture size, $d=1.1{\mu}m$) as shown in Fig. 1(a). The transmission is measured using a Nicolet Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) at the incident angle from $0^{\circ}$ to $36^{\circ}$ with a step of $4^{\circ}$ both in TE and TM polarization. Measured first and second order SP resonances at interface between Au and GaAs exhibit the splitting into two branches under TM-polarized light as shown in Fig. 1(b). However, as the incidence angle under TE polarization is increased, the $1^{st}$ order SP resonance peak blue-shifts slightly while the splitting of $2^{nd}$ order SP resonance peak tends to be larger (not shown here). For the purpose of understanding our experimental results qualitatively, SP resonance peak wavelengths can be calculated from momentum matching condition (black circle depicted in Fig. 2(b)), $k_{sp}=k_{\parallel}{\pm}iG_x{\pm}jG_y$, where $k_{sp}$ is the SP wavevector, $k_{\parallel}$ is the in-plane component of incident light wavevector, i and j are SP coupling order, and G is the grating momentum wavevector. Moreover, for better understanding we performed 3D full field electromagnetic simulations of SP structure using a finite integration technique (CST Microwave Studio). Fig. 1(b) shows an excellent agreement between the experimental, calculated and CST-simulated splitting of SP resonance peaks with various incidence angles under TM-polarized illumination (TE results are not shown here). The simulated z-component electric field (Ez) distribution at incident angle, $4^{\circ}$ and $16^{\circ}$ under TM polarization and at the corresponding SP resonance wavelength is shown in Fig. 1(c). The analysis and comparison of theoretical results with experiment indicates a good agreement of the splitting behavior of the surface plasmon resonance modes at oblique incidence both in TE and TM polarization.
The crystallization behavior of poly(vinyl alcohol) (PVA) in the presence and absence of polypyrrole nanoparticles (PPy NPs) was investigated in terms of the heterogeneous nucleation effect of PPy NPs using FTIR, X-ray diffraction, differential scanning calorimeter and polarized optical microscope analysis. PPy NPs were prepared by dispersion polymerization method stabilized by PVA in aqueous solution. A polymer nanocomposite with uniform dispersity could be readily obtained due to the enhanced compatibility between the filler and matrix. Compared with the PPy NP-absent PVA, the PPy NP/PVA nanocomposite exhibited an enhanced degree of crystallinity. The degree of crystallinity increased up to 17% at the PPy NP concentration of 1 wt%, compared to the pristine PVA. The PPy NP acted as an effective nucleating agent during the crystallization process, thereby enhancing the degree and rate of crystallization. The kinetics study of the crystallization also revealed the decreased value of the Avrami coefficient in the case of the PPy NP/PVA nanocomposite.
고분자의 주사슬에 광반응을 할 수 있는 phenyldiacryloyl 그룹을 가지고, 곁사슬에 액정분자와 비슷한 메조겐인 biphenyl을 에테르 결합을 통해서 도입된 가용성 광반응성 폴리아미드를 합성하였다. 합성된 폴리아미드 고분자는 0.65 dL/g의 대수점도를 가지며, 일반적인 코팅 방법으로 여러 기질의 표면에 잘 도포되는 성질을 보였다. 광반응성 폴리아미드 고분자의 화학 구조는 $^1H$ NMR과 Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy를 이용해서 확인하였다. 합성된 고분자의 유리전이온도는 $150^{\circ}C$까지 관측되지 않았으며, 열분해 온도는 $280^{\circ}C$로 관측되어, 열안정성이 높음을 확인하였다. 합성된 폴리아미드 고분자 박막을 비편광된 자외선을 노광시켜 노광하는 에너지에 따른 변화를 조사했을 때, 좋은 광반응성을 보였다. 광반응성 폴리아미드를 이용하여 선편광된 자외선을 노광하여 제작한 액정 셀 내에서, 액정분자들은 노광된 선편광 자외선의 electric vector 방향의 수직으로 배향되는 것이 관측되었으며, 이러한 현상은 선편광 자외선의 노광량에는 무관함을 보였다. 액정 셀 내에서 액정분자들의 pretilt angle은 선편광된 자외선의 노광량에 따라 약간의 차이를 보이며 $0.2^{\circ}$에서 $0.5^{\circ}$사이의 값을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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