Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

An impact of the copper additive on photocatalytic and bactericidal properties of TiO2 thin films

Wojcieszak D., Mazur M., Kaczmarek D., Poniedziałek A., Osękowska M.

Materials Science Poland

|

2017

|

Vol. 35, No. 2

421--426

EN

The biological and photocatalytic activity of TiO2 and TiO2:Cu in relation to their structure, surface topography, wettability and optical properties of the thin films was investigated. Thin-film coatings were prepared by magnetron sputtering method in oxygen plasma with use of metallic targets (Ti and Ti-Cu). The results of structural studies revealed that addition of Cu into titania matrix (during the deposition process) resulted in obtaining of an amorphous film, while in case of undoped TiO2, presence of nanocrystalline anatase (with crystallites size of 20 nm) was found. Moreover, an addition of cooper had also an effect on surface diversification and decrease of its hydrophilicity. The roughness of TiO2:Cu film was 25 % lower (0.6 nm) as-compared to titania (0.8 nm). These modifications of TiO2:Cu had an impact on the decrease of its photocatalytic activity, probably as a result of the active surface area decrease. Antibacterial and antifungal properties of the thin films against bacteria (Enterococcus hirae, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Escherichia coli) and yeast (Candida albicans) were also examined. For the purpose of this work the method dedicated for the evaluation of antimicrobial properties of thin films was developed. It was revealed that Cu-additive has a positive impact on neutralization of microorganisms.

2

Wpływ wygrzewania na właściwości powierzchni cienkich warstw na bazie wybranych tlenków metali

Obara K., Kaczmarek D., Pierściński R., Poniedziałek A., Domanowski P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2017

|

Vol. 58, nr 7

8--13

PL

W pracy zbadano wpływ wygrzewania w wysokiej temperaturze na właściwości powierzchni cienkich warstw na bazie tlenków tytanu i wolframu. Cienkie warstwy dwutlenku tytanu (TiO2) i trójtlenku wolframu (WO3) naniesiono na podłoża z krzemionki amorficznej (SiO2) metodą parowania wiązką elektronową. Następnie próbki poddano wygrzewaniu w powietrzu atmosferycznym, do temperatury 800°C. Właściwości strukturalne powłok cienkowarstwowych TiO2 i WO3 określono przy użyciu metody dyfrakcji rentgenowskiej. Natomiast właściwości powierzchni cienkich warstw TiO2 i WO3 po naniesieniu oraz po wygrzewaniu, zbadano z wykorzystaniem mikroskopu optycznego, profilometru optycznego oraz stanowiska do pomiaru zwilżalności powierzchni. Pod wpływem wygrzewania poprocesowego nastąpiło przejście TiO2 i WO3 z fazy amorficznej w strukturę polikrystaliczną. W wypadku TiO2 otrzymano fazę anatazu, natomiast w wypadku WO3 strukturę jednoskośną. Cienkie warstwy TiO2 były jednorodne i ciągłe zarówno po naniesieniu, jak i po wygrzewaniu. Z kolei cienkie warstwy WO3 były jednorodne i ciągłe wyłącznie po naniesieniu, ponieważ po wygrzewaniu wystąpiła rekrystalizacja struktury powłoki. Zaobserwowano także znaczne zmiany topografii powierzchni oraz profili wysokości i chropowatości wygrzewanych powłok TiO2 i WO3. Zarówno po naniesieniu, jak i po wygrzewaniu, powierzchnie cienkich warstw TiO2 i WO3 były hydrofilowe.

EN

The annealing influence on surface properties of titanium dioxide (TiO2) and tungsten trioxide (WO3) thin films obtained by electron beam evaporation method on fused silica substrates (SiO2) has been studied. TiO2 and WO3 thin films were annealed in atmospheric pressure at a temperature of 800°C. Structural properties of as-deposited and annealed samples were studied with the use of an X-ray diffractometer. Additionally, surface properties of as-deposited and annealed samples were examined by optical microscope, optical profilometer and tensiometer. TiO2 thin films were uniform and homogenous after deposition and annealing, contrary to WO3 thin films, which were uniform and homogenous only after deposition, annealing caused recrystallization of the thin film structure. Furthermore, significant changes to surface topography, altitude and roughness profiles of both annealed TiO2 and WO3 thin films have been observed. Either as-deposited and annealed TiO2 and WO3 thin films surfaces were hydrophilic.

3

Influence of plasma treatment on wettability and scratch resistance of Ag-coated polymer substrates

Wojcieszak D., Poniedziałek A., Mazur M., Domaradzki J., Kaczmarek D., Dora J.

Materials Science Poland

|

2016

|

Vol. 34, No. 2

418--426

EN

Rapid progress in thin-film coatings based on metals, which can be deposited on polymers, has been recently observed. In this work discussion on the properties of modified polymers and silver thin films deposited on polytetrafluoroethylene (PTFE) and polycarbonate (PC) substrates has been presented. Surface of these polymer substrates were exposed to argon plasma discharge. Additionally, silver thin films were deposited on their surface by electron beam evaporation method. The surfaces of the modified polymers were studied by different methods, i.e. topography, wettability and scratch resistance measurements were performed. The ageing effect of treated substrates was also discussed. It was shown that plasma modification of PTFE and PC substrates increased wettability of their surfaces. The value of water contact angle decreased of about 40 % and 25 % for PTFE and PC surface, respectively. The change of hydrophobic to hydrophilic properties was observed. Plasma modification of substrates improved adhesion between silver coating and polymer substrates. However, it did not influence wettability of Ag coating.

4

Effect of the structure on biological and photocatalytic activity of transparent titania thin-film coatings

Wojcieszak D., Mazur M., Kaczmarek D., Poniedziałek A., Domanowski P., Szponar B., Czajkowska A., Gamian A.

Materials Science Poland

|

2016

|

Vol. 34, No. 4

856--862

EN

In this work, the effect of titanium dioxide (TiO2) thin film microstructure on photocatalytic and biological activity was described. The films were prepared by low-pressure and high-energy magnetron sputtering processes. The structural investigations performed by X-ray diffraction revealed that the films from both the processes were nanocrystalline. It was found that TiO2 prepared by low-pressure process had the anatase structure with crystallites in size of 20 nm, while the film deposited in high-energy process had the rutile form with crystallites in size of 5 nm. The analysis of surface topography with the aid of optical profiler showed that all prepared films were homogenous and their roughness was lower than 1 nm. The wettability studies revealed hydrophilic nature of both films. The values of water contact angle obtained for anatase and rutile films were equal to 40° and 49°, respectively. Both types of the thin films were photocatalitycally active, but rutile exhibited higher decomposition rate as compared to anatase. During the photocatalytic reaction in the presence of TiO2-rutile film after 12 hours of UV-Vis irradiation 30 % of phenol was decomposed, whereas in case of TiO2-anatase it was only 10 %. Moreover, the influence of as-deposited coatings on the growth of selected microbes (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Candida albicans) was examined. It was found that the structural properties of TiO2 had an effect on biological activity of these films.

5

Wpływ składu materiałowego cienkich warstw HfO2-TiO2 na ich właściwości strukturalne oraz optyczne

Poniedziałek A., Mazur M., Górnicka B., Pierściński R., Karpiński M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 7

6--8

PL

W pracy przedstawiono wyniki badania wpływu składu materiałowego cienkich warstw TiO2-HfO2 na ich właściwości strukturalne oraz optyczne. Cienkie warstwy tlenków TiO22 oraz ich mieszanin zostały wytworzone za pomocą rozpylania magnetronowego. Zmiana składu materiałowego cienkich warstw miała znaczący wpływ na właściwości strukturalne, powierzchni oraz optyczne. Wytworzone cienkie warstwy z wyjątkiem (Hf0.55Ti0.45)Ox były nanokrystaliczne o średnim rozmiarze krystalitów około 7-11 nm. Obrazy otrzymane przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego potwierdziły, że cienkie warstwy zbudowane były z ziaren o różnych kształtach oraz rozmiarach z wyjątkiem powłoki, która w mieszaninie miała największą ilość domieszki Ti. Badania przedstawione w pracy pokazały zmianę współczynnika transmisji światła wraz ze wzrostem zawartości TiO2 w mieszaninach. Zaobserwowano także przesunięcie długości fali odcięcia w stronę fal dłuższych oraz wzrost wartości współczynnika załamania światła.

EN

This paper provides research investigation results and analysis of various properties of thin films based on TiO2-HfO2 composites. Thin-film coatings were deposited using multitarget magnetron sputtering stand. Several sets of thin films, including undoped HfO2, TiO2 and their composites, were prepared and their structural and optical properties were discussed. Structural properties were analyzed using results obtained by x-ray diffraction method. In turn, optical properties were evaluated based on the transmission spectra of deposited thin films. It was found that material composition of prepared coatings has an impact on their various properties. Undoped coatings and thin films with lower content of titanium were nanocrystalline, while (Hf0.55Ti0.45)Ox was amorphous. Research on optical properties has shown that transmission of the light of deposited thin films changed with the increase of TiO2 content. It was also observed that Icut-off was shifted towards higher wavelength range and refractive index increased with larger amount of titanium in prepared thin films.

6

Memrystor : brakujący element elektroniczny

Domaradzki J., Kaczmarek D., Wojcieszak D., Mazur M., Poniedziałek A., Kotwica T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2016

|

Vol. 57, nr 7

9--11

PL

Określenie memrystor odnosi się do klasy dwukońcówkowych, pasywnych elementów elektronicznych, charakteryzujących się nieliniową zależnością prądowo-napięciową z pętlą histerezy oraz zdolnością do zapamiętywania swojego stanu (oporu elektrycznego) [1]. Właściwości memrystorów opisane zaostały w pracy Leona Chua w 1971 roku [2]. Jednakże prawdziwy rozgłos memrystor zyskał w 2008 roku za sprawą publikacji naukowców z laboratoriów firmy Hewlett Packard [3]. Odkrycie memrystora zweryfikowane zostało następnie krytycznie w 2015 roku. Niniejsza praca zawiera przegląd dotyczący podstawowych właściwości i potencjalnego zastosowania memrystorów. W artykule zamieszczono również przykłady właściwości cienkowarstwowych struktur na bazie tlenków metali przejściowych, dla których obserwowany jest efekt histerezy na charakterystykach prądowo-napięciowych.

EN

Memristor describes a class of two terminal, passive electronics elements with non-linear current to voltage characteristics in the form of pinched hysteresis loop and ability to remember its state (resistance) [1]. The properties of memristors were described in the work by Leon Chua in 1971 [2]. But, a real fame it gained in 2008 after publication of scientists from Hewlett Packard [3]. The discovery of memristor was then critically verified in 2015. Present work contains a short review of basic properties and possible applications of memristors. In the paper some exemplary results of electrical properties of thin film structures based on transition metal oxides for which a hysteresis loop has been observed in I-V dependence were also presented.

7

Analiza właściwości wybranych warstw typu TCO jako optycznych luster podczerwieni

Domaradzki J., Kaczmarek D., Wojcieszak D, Mazur M., Poniedziałek A., Głodek S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 9

20-23

PL

Cienkie warstwy przezroczystych tlenków przewodzących (TCO) oraz półprzewodnikowych (TOS) stanowią dobrze już znaną grupę materiałów o unikatowych właściwościach. Łączą one bardzo dobrą przezroczystość dla światła w zakresie widzialnym promieniowania optycznego z jednoczesnym dobrym przewodnictwem elektrycznym. Do najbardziej znaczących materiałów tego typu należą takie tlenki, jak SnO2, In2O3, ZnO. Niniejsza praca zawiera dyskusję oraz wyniki modelowania komputerowego, dotyczącego zastosowania przykładowych warstw TCO jako optycznych luster cieplnych. Przedyskutowano wpływ na położenie krawędzi absorpcji w zakresie podczerwieni takich czynników, jak koncentracja nośników swobodnych oraz grubość warstwy. Modelowanie komputerowe wykonano wykorzystując charakterystyki dyspersji zespolonego współczynnika załamania światła otrzymane dla warstw In2O3-SnO2 naniesionych metodą rozpylania magnetronowego.

EN

Transparent oxide conducting (TCO) and semiconducting (TOS) thin films are already well known group of unique materials with high transparency for light in the visible part of optical radiation and simultaneously sufficiently well electrical conduction. To the leading group of such materials belong such oxides like SnO2, In2O3, ZnO. TCO thin films with n-type of electrical conduction are commonly used in the construction of transparent electrodes in many, especially portable electronics devices. However, increasing of electrical conduction in TCO or TOS thin films is usually possible by an increase in free charge carriers concentration in such thin films that results in the appearance of reduced light transmission in the infrared region of electromagnetic waves. The present work consists discussion and results of computer designing and on application of exemplary TCO thin films as optical heat mirrors. Computer simulations were performed using complex refractive index dispersion data elaborated for In2O3-SnO2 deposited by magnetron sputtering method.

8

Influence of the structural and surface properties on photocatalytic activity of TiO2:Nd thin films

Wojcieszak D., Mazur M., Kaczmarek D., Morgiel J., Poniedziałek A., Domaradzki J., Czeczot A.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2015

|

Vol. 17, nr 2

103--111

EN

Titanium dioxide thin films doped with the same amount of neodymium were prepared using two different magnetron sputtering methods. Thin films of anatase structure were deposited with the aid of Low Pressure Hot Target Magnetron Sputtering, while rutile coatings were manufactured using High Energy Reactive Magnetron Sputtering process. The thin films composition was determined by energy dispersive spectroscopy and the amount of the dopant was equal to 1 at. %. Structural properties were evaluated using transmission electron microscopy and revealed that anatase films had fibrous structure, while rutile had densely packed columnar structure. Atomic force microscopy investigations showed that the surface of both films was homogenous and consisted of nanocrystalline grains. Photocatalytic activity was assessed based on the phenol decomposition. Results showed that both thin films were photocatalytically active, however coating with anatase phase decomposed higher amount of phenol. The transparency of both thin films was high and equal to ca. 80% in the visible wavelength range. The photoluminescence intensity was much higher in case of the coating with rutile structure.

9

Influence of nanocrystalline structure and surface properties of TiO2 thin films on the viability of L929 cells

Osękowska M., Karuga-Kuźniewska E., Wojcieszak D., Mazur M., Poniedziałek A., Kaczmarek D., Szymonowicz M., Rybak Z.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2015

|

Vol. 17, nr 3

33--39

EN

In this work the physicochemical and biological properties of nanocrystalline TiO2 thin films were investigated. Thin films were prepared by magnetron sputtering method. Their properties were examined by X-ray diffraction, photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, optical transmission method and optical profiler. Moreover, surface wettability and scratch resistance were determined. It was found that as-deposited coatings were nanocrystalline and had TiO2-anatase structure, built from crystallites in size of 24 nm. The surface of the films was homogenous, composed of closely packed grains and hydrophilic. Due to nanocrystalline structure thin films exhibited good scratch resistance. The results were correlated to the biological activity (in vitro) of thin films. Morphological changes of mouse fibroblasts (L929 cell line) after contact with the surface of TiO2 films were evaluated with the use of a contrast-phase microscope, while their viability was tested by MTT colorimetric assay. The viability of cell line upon contact with the surface of nanocrystalline TiO2 film was comparable to the control sample. L929 cells had homogenous cytoplasm and were forming a confluent monofilm, while lysis and inhibition of cell growth was not observed. Moreover, the viability in contact with surface of examined films was high. This confirms non-cytotoxic effect of TiO2 film surface on mouse fibroblasts.

10

Właściwości powierzchni aktywnych powłok cienkowarstwowych na bazie TiO₂

Domaradzki J., Wojcieszak D., Mazur M., Kaczmarek D., Poniedziałek A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 10

43-46

PL

W pracy przedstawiono wpływ wygrzewania na właściwości powierzchni aktywnych cienkich warstw na bazie TiO₂ z dodatkiem V, Ta i Nb, które wytworzono metodą rozpylania magnetronowego. Warstwy te były dodatkowo wygrzewane w temperaturze 400°C i 600°C. Analiza składu materiałowego metodą mikroanalizy rentgenowskiej pokazała, że cienkie warstwy zawierały 12,5% at. Ti, 11,8% at. V, 5,2% at. Ta i 1,4% at. Nb. Właściwości strukturalne powłok (Ti, V, Ta, Nb)Ox zbadano metodą dyfrakcji rentgenowskiej. Stwierdzono, że bezpośrednio po naniesieniu cienka warstwa była amorficzna, a jej dodatkowe wygrzewanie w 400°C spowodowało wykrystalizowanie fazy TiO₂-rutylu, zbudowanej z krystalitów o średnim rozmiarze wynoszącym ok. 25 nm. Z kolei wzrost temperatury wygrzewania do 600°C pozwolił dodatkowo uzyskać formy TiO₂-anatazu i β-V₂O₅, a także zwiększyć rozmiary krystalitów do ok. 29 ÷ 45 nm. Wygrzewanie miało również wpływ na wzrost chropowatości i zwilżalności powierzchni badanych warstw. Oprócz tego, badania właściwości fizykochemicznych powierzchni metodą XPS pokazały, że zarówno w niewygrzewanej, jak i w wygrzewanych warstwach obecne były takie związki jak TiO₂, V₂O₅, Ta₂O₅ oraz Nb₂O₅.

EN

In this work influence of annealing on the surface properties of active (Ti, V, Ta, Nb)Ox thin films prepared by magnetron sputtering has been described. These films were also additionally annealed at 400°C and 600°C Material composition analysis carried out by X-ray microanalysis has revealed that in the oxide film was 12.5% at. of Ti, 11.8% at. of V, 5.2% at. of Ta and 1.4% at of Nb. The structural properties of (Ti, V, Ta, Nb)Ox coatings were examined by X-ray diffraction. It was found that, directly after deposition thin film was amorphous and after additional annealing at 400°C crystallization of TiO₂-rutile form, built from crystallites in average size of about 25 nm, was obtained. The increase of annealing temperature to 600°C allow on formation of other crystal forms like of TiO₂-anatase and β-V₂O₅, and increase of crystallite sizes up to about 29 – 45 nm was observed. Annealing process had also an effect on the growth of surface roughness and wettability of examined films. In addition, the study of physicochemical properties of the surface by XPS showed that in all (as-deposited and annealed) films such compounds as TiO₂, V₂O₅, Ta₂O₅ and Nb₂O₅ were present.

11

Powłoki optyczne do zastosowania na panele szklane

Domaradzki J., Wojcieszak D., Kaczmarek D., Mazur M., Poniedziałek A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 9

42-44

PL

W pracy przedstawione zostały zagadnienia związane z projektowaniem powłok optycznych przeznaczonych do zastosowania na panele szklane. W szczególności, omówiono sposoby projektowania powłok w postaci pojedynczych warstw oraz wielowarstw (na bazie metali oraz tlenków metali), które umożliwiają odbijanie promieniowania świetlnego (na ściśle określonym poziomie) w wybranym zakresie spektralnym (np. w podczerwieni). Oprócz tego, porównano charakterystyki współczynnika odbicia światła dla jedno i wielowarstwowych powłok antyrefleksyjnych (na bazie TiO2 i SiO2). Praca ta zawiera także przykłady optymalizacji konstrukcji wielowarstwych powłok odbijających promieniowanie podczerwone, gdzie przez zwiększenie liczby warstw oraz zastosowanie materiałów o odpowiednich współczynnikach załamania światła można uzyskać ściśle pożądany przebieg charakterystyk Rλ. Innymi, z przedstawionych sposobów modyfikacji konstrukcji powłok odbijających jest zastosowanie metalicznych cienkich warstw lub materiałów gradientowych.

EN

In this paper the issues related to the design of optical coatings for application to glass panels have beed discussed. In particular, coatings designing methods in the form of single films and multilayers (based on the metals and metal oxide), which reflect light radiation (at a specified level) in the desired spectral range (e.g. in infrared) have been presented. Besides, reflectance characteristics of anti-reflective coatings based on single and multi-layers of TiO2and SiO2 have been compared. This paper also contains examples of optimization of multilayers construction that are reflecting infrared radiation, where by increasing the number of layers and application of materials with the appropriate refractive index the Rλ characteristics can be precisely tuned. Other ways to modify the construction of reflective coatings is the application of metallic thin films or graded materials.