Inorganic Nanoarchitectures by Organic Self-Assembly

خودآرایی ماکرومولکولی - که توسط نیروهای ضعیف، غیرکووالانسی و بین مولکولی هدایت می شود - یک اصل رایج در تشکیل ساختار در مواد آلی طبیعی و مصنوعی است. تنوع در آرایش مواد در مقیاس طول نانومتری، این روش را به روشی ایده‌آل برای مطابقت با نیازهای ساختار-عملکرد دستگاه‌های فوتونیک و نوری تبدیل می‌کند. با این حال، سیستم‌های ماده نرم مناسب معمولاً فاقد نورفعالیت، هدایت یا پایداری شیمیایی مناسب هستند. این پایان نامه به بررسی اجرای اصول طراحی ماده نرم برای نانومعماری لایه نازک معدنی می پردازد. کوپلیمرها و کلوئیدهای بلوک قربانی به عنوان عوامل هدایت کننده ساختار برای مونتاژ همزمان مواد معدنی مبتنی بر محلول مانند TiO_2 و SiO_2 استفاده می شوند. روش‌های جدید ساخت و تعیین خصوصیات، امکان کنترل بی‌سابقه تشکیل مواد را در مقیاس طولی 10 تا 500 نانومتر فراهم می‌کند و امکان طراحی معماری‌های مواد با خواص فوتونیک و اپتوالکترونیک جالب را فراهم می‌کند.

Macromolecular self-assembly - driven by weak, non-covalent, intermolecular forces - is a common principle of structure formation in natural and synthetic organic materials. The variability in material arrangement on the nanometre length scale makes this an ideal way of matching the structure-function demands of photonic and optoelectronic devices. However, suitable soft matter systems typically lack the appropriate photoactivity, conductivity or chemically stability. This thesis explores the implementation of soft matter design principles for inorganic thin film nanoarchitectures. Sacrificial block copolymers and colloids are employed as structure-directing agents for the co-assembly of solution-based inorganic materials, such as TiO_2 and SiO_2. Novel fabrication and characterization methods allow unprecedented control of material formation on the 10 – 500 nm length scale, allowing the design of material architectures with interesting photonic and optoelectronic properties.