Dallanmış polimer zincirlerinin katı alttaş yüzeyine geri dönüşümsüz adsorpsiyonu

İnce polimer filmler fotovoltaik malzemeler, biyomedikal kaplamalar, nanolitografi ve benzeri birçok uygulamada kullanılmaktadır. Filmler hazırlanma sürecinde iken oluşan artık stres ve uzaklaştırılamayan çözücüden kurtulmak için gerçekleştirilen tavlama işlemi bazı polimer zincirleri yüzeye tersinmez olarak adsorbe olmasına ve fiziksel özelliklerin yığın halindeki değerlerinden sapmasına sebep olur. Şimdiye dek yapılan çalışmalarda entalpik etkinin kuvveti değiştirilmiştir. Her bir segment alttaş ile etkileştiğinde polimer zincirleri alttaşa daha fazla mıhlanmakta ve bu sebeple de konformasyonel entropi azalarak adzorplanmaya karşı bir etki oluşturmaktadır. Bu çalışmada polimer mimarisi sistematik olarak değiştirilerek entropik kaybın adsorbe tabakanın oluşum kinetiği ve yapısını nasıl etkilediği elipsometre, X-ışınları yansıma, ve atomik kuvvet mikroskopu kullanılarak belirlenmiştir. Benzer toplam moleküler ağırlığa sahip lineer polistiren (PS), 4-kollu yıldız PS, tarak PS ve sentiped PS zincirleri hidrofilik SiOx ve hidrofobik SiH yüzeyine adsorbe edilerek polimer mimarisinin adsorbe zincir tabakasına etkileri kısa ve uzun yıkama süreçleri için belirlenmiştir. Dallanma arttıkça normalize tabaka kalınlığının her iki alttaş yüzeyinde de artması entalpik katkı sabit olduğundan entropik kayıptaki farklara bağlanmıştır. Dallanmış polimerler lineer zincirlere göre yığın halinde daha az konformasyonel entropiye sahip olduğu için kayıpları daha az olmuştur. Tüm polimerler hidrofobik SiH yüzeyinde hidrofilik SiOx yüzeyine göre daha kalın tabakaları daha kısa sürelerde oluşturmuştur. SiH üzerinde adsorbe olmuş tarak PS zincirleri hariç, tüm adsorbe tabakalar yığın yoğunluğuna sahip tek bir tabaka ile modellenmiştir. Toluen'in literatürde belirtilenin aksine adsorbe olmamış zincirleri uzaklaştırmak için kloroformdan daha iyi bir çözücü olduğu tespit edilmiştir. Bu bulguların ışığında dallanma yani sadece entropik faktörler kullanılarak adsorbe tabakanın oluşumunun kontrol edilebileceği ilk defa bu çalışmada gösterilmiştir.