Przedmiotem wynalazku, kt\u00f3ry zosta\u0142 obj\u0119ty ochron\u0105 patentow\u0105, jest spos\u00f3b otrzymywania piro- i piezoelektrycznych monokryszta\u0142\u00f3w z rodziny tr\u00f3jglicynowych (np.TGS, DTGS) o pokroju p\u0142ytkowym zachowuj\u0105cych w\u0142a\u015bciwo\u015bci ferroelektryczne. Materia\u0142y te mog\u0105 w szczeg\u00f3lno\u015bci znale\u017a\u0107 zastosowanie do budowy detektor\u00f3w podczerwieni, detektor\u00f3w piroelektrycznych czy przetwornik\u00f3w piezoelektrycznych.<\/p>\n
Dobry detektor podczerwieni powinien charakteryzowa\u0107 si\u0119 sygna\u0142em pomiarowym o du\u017cej warto\u015bci oraz ma\u0142\u0105 pojemno\u015bci\u0105 ciepln\u0105 \u2013 poniewa\u017c szybko reaguje na zmiany temperatury.<\/p>\n
Silny sygna\u0142 pomiarowy otrzymuje si\u0119 dzi\u0119ki stosowaniu materia\u0142\u00f3w o wysokim wsp\u00f3\u0142czynniku piroelektrycznym i powierzchni o odpowiednich wymiarach. Z kolei niewielka grubo\u015b\u0107 detektora przy zachowaniu odpowiedniej jego powierzchni pozwala na uzyskanie ma\u0142ej pojemno\u015bci cieplnej.<\/p>\n
Monokryszta\u0142y z rodziny tr\u00f3jglicynowych s\u0105 ferroelektrykami jednoosiowymi, w kt\u00f3rych o\u015b ferroelektryczna jest skierowana prostopadle do naturalnej p\u0142aszczyzny ich \u0142upliwo\u015bci o wska\u017aniku (010). Charakteryzuj\u0105 si\u0119 one wysokim wsp\u00f3\u0142czynnikiem piroelektrycznym, co znaczy, \u017ce daj\u0105 sygna\u0142 pomiarowy o znacznej warto\u015bci i s\u0105 aktualnie stosowane g\u0142\u00f3wnie jako detektory w spektrometrach podczerwieni w formie cienkich p\u0142ytek. Tak\u0105 ich posta\u0107 otrzymuje si\u0119 poprzez mechaniczne odcinanie monokrystalicznych p\u0142ytek z odpowiednio zorientowanego monokryszta\u0142u lub poprzez ich od\u0142upywanie od du\u017cego monokryszta\u0142u z wykorzystaniem jego naturalnej p\u0142aszczyzny \u0142upliwo\u015bci. Wymienione sposoby preparacji p\u0142ytek powoduj\u0105 ograniczenia w osi\u0105ganiu ich minimalnej grubo\u015bci i wi\u0105\u017c\u0105 si\u0119 z powstawaniem wewn\u0119trznych napr\u0119\u017ce\u0144. Jednocze\u015bnie w literaturze brak jest informacji na temat mo\u017cliwo\u015bci otrzymywania monokryszta\u0142\u00f3w z rodziny tr\u00f3jglicynowych bezpo\u015brednio o pokroju p\u0142ytkowym.<\/p>\n
Opatentowana metoda hodowli, dzi\u0119ki zastosowaniu odpowiednich matryc wzrostu monokryszta\u0142u, takich jak usieciowana \u017cywica jonowymienna lub \u017cel krzemionkowy, pozwoli\u0142a na otrzymanie gotowych, odpowiednio zorientowanych p\u0142ytek monokrystalicznych o grubo\u015bci od 5 do 20 \u03bcm z p\u0142aszczyzn\u0105 okre\u015blon\u0105 wska\u017anikiem (010). Ponadto grubo\u015b\u0107 oraz wielko\u015b\u0107 powierzchni otrzymanych p\u0142ytek mo\u017cna regulowa\u0107 temperatur\u0105 i czasem, w kt\u00f3rych zachodzi proces hodowli. Co wi\u0119cej, otrzymane zgodnie z opatentowan\u0105 metod\u0105 p\u0142ytki monokrystaliczne wykazuj\u0105 w\u0142a\u015bciwo\u015bci, dzi\u0119ki kt\u00f3rym mog\u0105 by\u0107 stosowane jako detektory podczerwieni w urz\u0105dzeniach, takich jak spektrometry podczerwieni czy kamery termowizyjne.<\/p>\n
Przyk\u0142adow\u0105 hodowl\u0119 monokrystalicznych p\u0142ytek TGS (siarczan tr\u00f3jglicyny) naukowcy przeprowadzali w naczyniu polietylenowym w roztworze wodnym soli tr\u00f3jglicynowej w postaci siarczanu (VI) tr\u00f3jglicyny (TGS) \u2013 w obecno\u015bci matrycy wzrostu. Ow\u0105 matryc\u0119 stanowi\u0142a usieciowana \u017cywica otrzymana w reakcji sulfonowania polistyrenu kwasem krzemionkowosiarkowym lub tlenkiem siarki (VI). Cienkie, monokrystaliczne p\u0142ytki TGS otrzymano metod\u0105 odparowania wody z roztworu nasyconego w temperaturze 60 \u2070C. Proces ten trwa\u0142 3 tygodnie (fot. 1).<\/p>\n
![\"Cienkie,](\"https:\/\/us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/imported_files\/eaa1fea748bd09584c4dd6dc18d56026_hodowla.jpg\")
\nFot. 1
\nAutor: dr Krzysztof \u0106wikiel<\/p>\n
Badania wykonane mikroskopem si\u0142 atomowych (AFM) metod\u0105 piezoresponsu potwierdzi\u0142y obecno\u015b\u0107 domen ferroelektrycznych (fot. 2) w zakresie temperatur odpowiadaj\u0105cych fazie ferroelektrycznej dla normalnego monokryszta\u0142u TGS. Zar\u00f3wno te analizy, jak i badania polaryzacji spontanicznej oraz przenikalno\u015bci elektrycznej \u03b5 (wykres 1) potwierdzi\u0142y zgodno\u015b\u0107 w\u0142a\u015bciwo\u015bci ferroelektrycznych otrzymanych monokryszta\u0142\u00f3w TGS o pokroju p\u0142ytkowym z odpowiednimi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami monokryszta\u0142\u00f3w TGS w kszta\u0142cie bry\u0142y wielo\u015bciennej. Otrzymane monokryszta\u0142y o pokroju p\u0142ytkowym cechuje ponadto wysoka czysto\u015b\u0107 i przezroczysto\u015b\u0107.<\/p>\n
Opracowana technologia mo\u017ce by\u0107 zatem alternatyw\u0105 dla stosowanych dotychczas mechanicznych metod otrzymywania monokryszta\u0142owych p\u0142ytek z odpowiednio zorientowanego monokryszta\u0142u. Otwieraj\u0105 si\u0119 r\u00f3wnie\u017c nowe mo\u017cliwo\u015bci ich zastosowania, poniewa\u017c:<\/p>\n Tw\u00f3rcami wynalazku s\u0105 naukowcy zwi\u0105zani z Uniwersytetem \u015al\u0105skim: dr Krzysztof \u0106wikiel, mgr Krzysztof Nowak, dr hab. in\u017c. prof. U\u015a Wies\u0142aw Su\u0142kowski oraz prof. zw. dr hab. Jerzy Zio\u0142o.<\/p>\n <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"![\"Zdj\u0119cie](\"https:\/\/us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/imported_files\/5182eb85a0c3dfc6fc491d499fe0df83_tgs_domeny.jpg\")
\nFot. 2 Zdj\u0119cie domen ferroelektrycznych.
\nAutor: dr Krzysztof \u0106wikiel<\/span><\/p>\n![\"Wykres](\"https:\/\/us.edu.pl\/wp-content\/uploads\/imported_files\/6951bdf2afa4909eef334bd015ec26eb_tgs_wykres.jpg\")
\nWykres 1 Wykres przenikalno\u015bci elektrycznej \u03b5 potwierdzaj\u0105cy zgodno\u015b\u0107 w\u0142a\u015bciwo\u015bci ferroelektrycznych otrzymanych monokryszta\u0142\u00f3w TGS o pokroju p\u0142ytkowym.
\nAutor: dr Krzysztof \u0106wikiel<\/p>\n\n
\n\t <\/li>\n<\/ul>\n