Optycznie sterowany wzrost kryształów para-nitroaniliny wykorzystujący efekt Marangoniego

• Autorzy: Grześkiewicz, K. , Bełej, M. , Bartkiewicz, S. , Miniewicz, A.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Krystalizacja substancji organicznych z roztworu z udziałem światła laserowego jest stosunkowo mało zbadanym procesem. W pracy opisujemy unikalny sposób zatężania roztworu para-nitroaniliny (pNA) w 1,4 -dioksanie przy użyciu silnie absorbowanego światła laserowego, prowadzący do kontrolowanego wzrostu kryształów. Istotnym procesem umożliwiającym tę kontrolę jest indukowane laserowo termokapilarne zjawisko Marangoniego, które w skali mikroskopowej prowadzi do przypowierzchniowych przepływów cieczy w roztworze. Przepływy te wywołane są silnymi gradientami temperatury wytwarzanymi lokalnie przez absorbcję światła wiązki laserowej oraz idącymi za tym zmianami napięcia powierzchniowego. W rezultacie powstaje silnie wzbogacona w para-nitroanilinę kropla, której położenie może być sterowane efektywnie światłem laserowym. Takie podejście umożliwia nie tylko wzrost monokryształów para nitroaniliny w obrębie samej kropli, ale również kontrolę dostarczania porcji nasyconego roztworu do obszaru, w którym zachodzi krystalizacja.

EN

Crystallization of organic substances from solution in the presence of laser light is a relatively new concept. In this work we describe a unique way of increasing of local concentration of para-nitroaniline (pNA) in 1,4 -dioxane by Rusing strongly absorbed laser light leading to controlled crystal growth. he key process enabling this control is laser induced thermocapillary Marangoni effect, which on microscopic scale results in near surface liquid ows. hese ows are due to strong temperature gradients, formed locally by light absorption of the laser beam as well as induced changes of surface tension. As a result a strongly saturated in pNA sesille droplet is formed whose position can be can be effectively steered by beam manipulation. Such an approach enables not only para-nitroaniline crystal growth inside droplet itself but also control over supplying saturated solution portions to the area in which crystallization takes place.

Słowa kluczowe

PL

laserowy wzrost kryształów; termokapilarne zjawisko Marangoniego; para-nitroanilina (pNA)

EN

laser assisted crystal growth; thermocapillary Marangoni effect; para-nitroaniline (pNA)

• Czasopismo: Postępy Fizyki
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 72, z. 2
• Strony: 9--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Grześkiewicz, K.

• Katedra Inżynierii i Modelowania Materiałów Zaawansowanych Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska

autor

Bełej, M.

autor

Bartkiewicz, S.

autor

Miniewicz, A.

Bibliografia

• [1] J. Zyss, J. F. Nicoud, M. Koąiollay J. Chem. Phys. 81, 4160 (1984).
• [2] J. Zaccaro, F. Lorutet, A. Ibanez J. Mater. Chem. 9, 1091 (1999).
• [3] P. N. Prasad, D. J. Williams Introduction to Nonlinear Optical Effects in Molecules and Polymers Wiley- Interscience, New York 1991.
• [4] K. N. Trueblood, E. Goldish, J. Donahue Acta Cryst. 14,1009 (1961).
• [5] B. M. Tonogaki, T. Kawata, S. Ohba, Y. Iwata, I. Shibuya Acta Cryst. B 49 (1993).
• [6] D. V. Isakov, M. S. Belsley, E. de Matos Gomes, H. Goncalves, P. Schellenberg, B. G. Almeid Appl. Phys. Lett. 104,181903 (2014).
• [7] B. Garetz, J. Aber, N. Goddard, R. Young, A. Myerson Phys. Rev. Lett. 77, 3475 (1996).
• [8] J. Zaccaro, J. Matic, A. Myerson, B. Garetz Cryst. Growth Des. 1, 5 (2001).
• [9] C. Duffus, P. J. Camp, A. J. Alexander J. Am. Chem. Soc. 131,11676 (2009).
• [10] H. Adachi, K. Takano, Y. Hosokawa, T. Inoue, Y. Mori, H. Matsumura, M. Yoshimura, Y. Tsunaka, M. Morikawa, S. Kanaya, H. Masuhara, Y. Kai, T. Sasaki Jpn. J. Appl. Phys. 2 (42), L798 (2003).
• [11] T. Sugiyama, T. Adachi, H. Masuhara Chem. Lett. 36,1480 (2007).
• [12] K. I. Yuyama, T. Sugiyama, H. Masuhara J. Phys. Chem. Lett. 1,1321 (2010).
• [13] T. Rungsimanon, K. I. Yuyama, T. Sugiyama, H. Masuhara Cryst. Growth Des. 10, 4686 (2010).
• [14] T. Uwada, S. Fujii, T. Sugiyama, A. Usman, A. Miura, H. Masuhara, K. Kanaizuka, M. A. Haga ACS Appl. Mater. Inter. 4,1158 (2012).
• [15] S. Ito, Y. Tanaka, H. Yoshikawa, Y. Ishibashi, H. Miyasaka, H. Masuhara JACS133,14472 (2011).
• [16] W. Chiang, A. Usman, H. Masuhara J. Phys. Chem. C117,19182 (2013).
• [17] J. Tu, K. Yuyama, H. Masuhara, T. Sugiyama Cryst. Growth Des. 14,15 (2013).
• [18] J. Thomson XLII. London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science 10,67, 330 (1855).
• [19] C. Marangoni “On the principle of the surface viscosity of liquids” established by J. Plateau (in Italian) II Nuovo Cimento Series 2 5/6, 239 (1872).
• [20] J. Won, W. Lee, S. Song Sci. Rep. 7(1), 3062 (2017).
• [21] S. Bartkiewicz, A. Miniewicz Phys. Chem. Chem. Phys. 17,1077 (2015).
• [22] R. Besbes, N. Ouerfelli, H. Latrous J. Mol.Lią. 145,1 (2009).
• [23] L. Lin, X. Peng, Z. Mao, W. Li, M. N. Yogeesh, B. B. Rajeeva, E. P. Perillo, A. K. Dunn, D. Akinwande, Y. Zheng Nano Lett. 16(1), 701 (2016).
• [24] A. Miniewicz, S. Bartkiewicz, H. Orlikowska, K. Dradrach Sci. Rep. 6, 34787 (2016).
• [25] C. Maggi, F. Saglimbeni, M. Dipalo, F. De Angelis, R. Di Leonardo Naturę Comm. 6, 7855 (2015).