Please use this identifier to cite or link to this item: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/88368
Or use following links to share this resource in social networks: Recommend this item
Title Quantitative Relation between the Hamaker Constant and the Water Contact Angle with sp2/sp3 Ratio and Hydrogen Content in a Hydrogenated Diamond-Like Carbon Thin Film
Other Titles Кількісне співвідношення між константою Гамакера та кутом контакту з водою із співвідношенням sp2/sp3 та вмістом водню у тонкій плівці гідрогенізованого алмазоподібного вуглецю
Authors Biswas, Hari Shankar
ORCID
Keywords алмазоподібний вуглець
AFM
SEM
кут контакту
співвідношення sp2/sp
константа Гамакера
diamond-like carbon
contact angle
sp2/sp3 ratio
hamaker constant
Type Article
Date of Issue 2022
URI https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/88368
Publisher Sumy State University
License In Copyright
Citation Hari Shankar Biswas, J. Nano- Electron. Phys. 14 No 3, 03008 (2022) DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.14(3).03008
Abstract Алотропні фази кристалічного карбону, алмазу та графіту, гібридизовані відповідно як sp3 та sp2. Між цими двома знаходиться проміжна структура, тобто суміш тонких плівок нанокристалічного гідрогенізованого алмазоподібного вуглецю (HDLC) sp3 і sp2. Тонкі плівки HDLC були синтезовані методом зміщеної посиленої нуклеації (BEN) у реактивному газоплазмовому процесі (RGPP) при варіюванні співвідношення швидкостей потоків H2 і CH4. Існує безліч застосувань цих матеріалів залежно від їхнього співвідношення sp2/sp3 та властивостей поверхні. Властивість гідрофільної/гідрофобної природи поверхні плівок можна легко виміряти за кутом контакту з водою на поверхнях HDLC, який також залежить від співвідношення sp2/sp3. У роботі ми оцінили співвідношення sp2/sp3 опосередковано через кут контакту з водою тонкої плівки HDLC та під час її відпалу при низькому тиску. Співвідношення sp2/sp3 та тип зв'язку C1s оцінювали за спектром XPS. Дослідження топографії поверхні плівки HDLC виконано методами AFM та SEM. Можна зробити висновок, що кут контакту з водою на поверхні HDLC істотно не впливає на морфологію поверхні. Виявлено кількісний зв'язок між співвідношенням sp2/sp3 і кутом контакту з водою плівки HDLC зі вмістом водню, виміряним за рівнянням Ангуса та Янсена, та константою Гамакера, оціненою за допомогою AFM з використанням різних моделей.
Allotropes of two crystalline carbons, diamond and graphite, are sp3 and sp2 hybridized, respectively. In between these two, there is an intermediate structure i.e., the mixture of sp3 and sp2 nanocrystalline hydrogenated diamond-like carbon (HDLC) thin films. HDLC thin films were synthesized by the biased enhanced nucleation (BEN) technique in the reactive gas-plasma process (RGPP) under the varying ratio of H2 and CH4 flow rates. There are numerous applications of these materials depending on their sp2/sp3 ratio and surface properties. The property, hydrophilic/hydrophobic nature of the film surfaces can be measured from the water contact angle on the HDLC surfaces easily which also depends on the sp2/sp3 ratio. In this paper, we have evaluated the sp2/sp3 ratio indirectly through the water contact angle of the HDLC thin film and under its annealing treatment at low pressure. The sp2/sp3 ratio and C1s bonding type were estimated by the XPS spectrum. The study of the surface topography of the HDLC film was made by AFM and SEM. In this study, it can be concluded that the water contact angle on the HDLC surface does not significantly affect the surface morphology. A quantitative relationship is found between the sp2/sp3 ratio and the water contact angle of HDLC with hydrogen content, measured by the Angus and Jansen equation, and the Hamaker constant estimated by AFM using different models.
Appears in Collections: Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)

Views

China China
3881544
Finland Finland
1
Germany Germany
19685
India India
9843
Iran Iran
1
Ireland Ireland
874
Israel Israel
1
Japan Japan
1
South Korea South Korea
19687
Spain Spain
19690
Switzerland Switzerland
1
Ukraine Ukraine
179174
United Kingdom United Kingdom
89587
United States United States
7046612

Downloads

Canada Canada
1
China China
11266702
Germany Germany
89586
Greece Greece
1
Ireland Ireland
1
Japan Japan
1
South Korea South Korea
1
Spain Spain
1
Ukraine Ukraine
358238
United Kingdom United Kingdom
1
United States United States
7046612

Files

File Size Format Downloads
Hari_Shankar_Biswas_jnep_3_2022.pdf 570,14 kB Adobe PDF 18761145

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.