Воробьев Антон Сергеевич – студент 2-го курса
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Anton S. Vorobiev, 2nd year student in Radio Engineering
5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022
Корягин Сергей Андреевич – магистр по направлению Renewable Solar Energy
ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022
Каманина Наталия Владимировна – доктор физико-математических наук (2001), начальник отдела "Фо-тофизика наноструктурированных материалов и устройств"; профессор (2001) кафедры фотоники; ведущий научный сотрудник
ул. Бабушкина, д. 36, к. 1, Санкт-Петербург, 192174
Natalia V. Kamanina, Dr Sci. (Phys.-Math.) (2001), Head of the Department of Photophysics of nanostruc-tured materials and devices of Joint Stock Company "Research and Production; Lead Researcher Corporation
36/1, Babushkina St., St Petersburg 192174
Введение. Управление поверхностными свойствами тонкопленочных органических систем, такими, как смачиваемость и адгезия, является ключевой задачей для их применения в оптоэлектронике и фотонике. Модификация поверхности за счет введения наночастиц – перспективный подход к целенаправленному изменению этих свойств. В частности, изучение влияния фуллеренов на свободную поверхностную энергию (СПЭ) органических пленок открывает возможности для создания материалов с заданными функциональными характеристиками, например оптических ограничителей лазерного излучения.Цель работы. Экспериментальное исследование влияния фуллерена C70 на свободную поверхностную энергию и ее составляющие (полярную и дисперсионную) тонких пленок 2-циклооктиламино-5-нитропиридина (COANP). Расчет СПЭ для трех образцов методом OWRK на основе измерения краевых углов смачивания.Материалы и методы. Объекты исследования: тонкие пленки COANP, сенсибилизированные фуллереном C70, сформированные методом центрифугирования на стеклянных подложках. Измерение краевых углов смачивания проведено на специализированной установке OCA 15EC с использованием дистиллированной воды и жидкого вазелина ЛП-004836. Обработка сечения капли выполнялась методом аппроксимации эллипсом в программном обеспечении прибора.Результаты. Показано, что введение фуллеренов C70 в объем органической пленки приводит к существенному изменению ее поверхности: значительному снижению общей поверхностной энергии и кардинальному изменению ее структуры за счет резкого уменьшения полярной составляющей. Установлена зависимость поверхностных свойств от концентрации наночастиц. Обсуждается вклад модификации поверхности в такие нелинейно-оптические механизмы, как отражение лазерного пучка, что важно для объяснения снижения энергии проходящего мощного излучения в сенсибилизированных системах.Заключение. Полученные результаты демонстрируют возможность целенаправленного управления поверхностной энергией и смачиваемостью тонкопленочных систем COANP посредством их сенсибилизации фуллеренами. Установленные закономерности открывают перспективы для применения данных материалов в устройствах оптоэлектроники и фотоники, включая оптические ограничители, модуляторы и дисплейные элементы, где ключевую роль играют контролируемые адгезионные и нелинейно-оптические свойства.
Introduction. Tuning surface properties such as wettability and adhesion in thin-film organic systems is key to their use in optoelectronics and photonics. Surface modification via nanoparticle doping is a promising route for tailoring these properties. Specifically, studying the impact of fullerenes on the free surface energy (FSE) of organic films offer opportunities for engineering materials with targeted functionality, e. g., for use in optical limiters.Aim. To investigate the effect of C70 fullerene on the FSE and its components (polar and dispersive) of 2-cyclooctylamino-5-nitropyridine (COANP) thin films. FSE was calculated for three samples using the OWRK method based on contact angle measurements.Materials and methods. The study objects were COANP thin films sensitized with C70 fullerene, spin-coated onto glass substrates. Contact angles were measured using an OCA 15EC setup with distilled water (polar liquid) and liquid petrolatum LP-004836 (nonpolar liquid). Drop profile analysis was performed via ellipse approximation using the software of the setup. Results. Doping the organic film with C70 fullerenes significantly alters its surface: a substantial drop in total surface energy and a major shift in its structure due to a sharp decrease in the polar component. The dependence of surface properties on nanoparticle concentration was established. The contribution of surface modification to nonlinear optical mechanisms, such as laser beam reflection, is discussed, which is crucial for explaining the reduction in transmitted high-power radiation energy in sensitized systems.Conclusion. The results demonstrate the feasibility of tailoring the surface energy and wettability of COANP thinfilm systems through fullerene sensitization. The established trends show promise for applying these materials in optoelectronic and photonic devices, including optical limiters, modulators, and display elements, where controlled adhesion and nonlinear optical properties are critical.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.