Спосіб вирощування монокристалів іон-радикальних солей

УКРАЇНА UA (11)9275 (із) U (51)7 С30В7/12,С25ВЗ/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) СПОСІБ ВИРОЩУВАННЯ МОНОКРИСТАЛІВ ІОН-РАДИКАЛЬНИХ СОЛЕЙ 1 (21)и200502076 •* (22)05.03.2005 (24)15.09.2005 (46) 15.09.2005, Бюл. № 9, 2005 р. (72) Сахненко Микола Дмитрович, Ведь Марина Віталіївна, Штефан Вікторія Володимирівна, Гржимало Анастасія Геннадіїена (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" (57) Спосіб вирощування монокристалів іонрадикальних солей, що включає електроліз в апротонних розчинниках, які містять ПОХІДНІ фульваленів та сіль акцептора, який відрізняється тим, що процес вирощування проводять в імпульсному режимі при густині струму 30-140 мкА/см2, тривалості імпульсу 1 10"3-1 -10"2 с, тривалості паузи І-Ю^-І-Ю"1 с впродовж 0,5-1,5 годин. Корисна модель стосується електрохімічного способу електросинтезу в апротонних розчинниках органічних провідних матеріалів на основі похідних фульваленів, які можуть бути застосовані в електронній та електротехнічній промисловості при виготовленні накопичувачів і перетворювачів інформації тощо. Відомий ХІМІЧНИЙ спосіб вирощування кристалів в апротоному розчинику в дифузійній комірці, де в наслідок реакції іонів донора й акцептора на платиновому дроті одержують як моно-, так і полікристали [1], причому реакція може відбуватися протягом декількох місяців, особливо для речовин з низькою розчинністю. Однак, в цьому випадку необхідно проводити процес додаткового ХІМІЧНОГО окиснення/відновлення для одержання іонів донорів/акцепторів. Це ускладнює процес та потребує додаткових реагентів. Відомий електрохімічний спосіб вирощування кристалів органічних провідників [2], який здійснюють в двохелектродній комірці з електролітом на основі апротонного розчинника. Процес ведуть в гальваностатичному режимі при напрузі на комірці 1-3 В та силі струму 1-2 мкА на робочому електроді, температурі 20 °С протягом ЗО діб. Такий спосіб дозволяє отримати велику кількість кристалів з різною провідністю та є досить тривалим. Відомий також, обраний за прототип, електрохімічний спосіб вирощування кристалів при постійній силі струму 1-1,2 мкА в U-подІбній комірці в розчині ацетонітрилу та дихлорметану або їх суміші. Протягом 3-10 діб в залежності від природи аніона-акцептора на робочому електроді отримують у великій кількості монокристали у вигляді пластин або голок розмірами 0,30-0,40x0,150,20x0,03-0,04 мм [3]. Вказана сила струму зумовлює низьку швидкість окиснення так, що кристали вирощують протягом кількох діб. При надто тривалому процесі стає можливим утворення побічних продуктів у приелектродному просторі й зміна скаду електроліта. Зокрема, при тривалому електролізі зменшується концентрація донора в електроліті, так що може початися утворення дикатіонів, що є неприпустимим для синтезу провідних матеріалів. Крім того, недоліками цього способу є неможливість керування кількістю центрів кристалізації та розмірами монокристалів. До того ж, формування електропровідної фази (кристалів) призводить до зростання фактичної поверхні робочого електрода, внаслідок чого змінюється істинна густина струму, яка впливає на кристилічну структуру та електричну провідність кристалів. В основу корисної' моделі поставлено задачу керування кількістю та розмірами монокристалів, що мають провідність не меньш 1-10"3-5,6Ю"2 Ом" 1 см"1 та підвищення швидкості їх росту. Поставлена задача досягається тим, що в способі вирощування монокристалів іонрадикальний солей, що включає електроліз в апротонних розчинниках, які містять похідні фульваленів та сіль акцептора, відповідно з корисною моделлю, процес вирощування проводять в імпульсному режимі при густині струму 30-140 мкА/см2, тривалістю імпульсу 1 -10'3-1 -10" с, тривалістю паузи 1-10"2-1Ю"1 с впродовж 0,5-1,5 годин. Використання імпульсного режиму при співвідношенні тривалості імпульс/пауза, що дорівнює (1 -10 3 -1-10 2 с)/(1-10"2-1-10"1 с), густині струму 30 ю CM О) 9275 140 мкА/см дає можливість регулювати кількість донор - біс(етилендитіо)тетратіафульвален 3 кристалів органічних провідників, розмір та крис0,002 моль/дм , Електроліз проводили в імпульс2 талічну структуру. Крім того, імпульсний режим ному режимі при тривалості імпульсу 1-Ю" с, три1 2 забезпечує прискорення процесу росту. валості паузи 1-Ю" с, густині струму 35 мкА/см впродовж 45 хвилин з використанням стандартноЗапропонований спосіб здійснюють таким чиго обладнання. Отримали 655 монокристалівна 1 ном. 2 г см розміром 0,3x0,1x0,03 мм, провідністю 5,6 10" В комірці для електролізу, заповненій елект1 1 Ом" см' . ролітом на основі апротонного розчиника, який містить донор і сіль акцептора, на робочому елекПриклад 2 Вирощування кристалів проводили троді вирощують кристали в імпульсному режимі з електроліту складу: г при густині анодного струму 30-140 мкА/см трирозчинник - дихлорметан С2Н2СІ2, 3 2 валості імпульсу 1 • 10~ -1 • 10" с, тривалості паузи сіль акцептора - тетрабутиламонію перхлорат 2 1 3 1-10' -1Ю с впродовж 0,5-1,5 годин за двохелект(C4H9)NCIO4 - 0,01 моль/дм , родною схемою з використанням стандартного донор - біс(етилендитіо)тетратіафульвален 3 обладнання. 0,002 моль/дм . Порівняння прототипу та корисної моделі, що Електроліз проводили в імпульсному режимі 3 наведені в таблиці 1, вказує, що спосіб, який заявпри тривалості імпульсу 1-Ю' с, тривалості паузи 2 ляється, дозволяє значно підвищити швидкість 1-Ю' с, густині струму 100 мкА/см2 впродовж 60 росту кристалів, а використання Імпульсного рехвилин з використанням стандартного обладнанжиму забезпечує гнучке керування кількістю ня. Отримали 603 монокристалів на 1 см 2 розміцентрів кристалізації, розмірами та провідністю ром 0,16x0,07x0,01 мм, провідністю 110"3 Ом~1см"\ монокристалів. В таблиці 2 наведені приклади, що ілюструють запропонований спосіб, за яким вирощування проводили впродовж 0,5-0,75 годин. Приклад 1 Вирощування кристалів проводили з електроліту складу: Наведені дані вказують, що спосіб, який заявляється, дозволяє керувати кількістю монокристарозчиннник - дихлорметан С2Н2СІг, лів, їх розмірами та провідністю і значно прискорисіль акцептора - тетрабути л амонію перхлорат ти процес вирощування.