تم تصنيع متحسس ضوئي قليل الكلفة ويعمل بطول موجي طويل بتقنية الطلاء الدوراني ( (Spin
Coatingوعلى ركيزة زجاجية ( .)Glass substrateيتكون المتحسس من متراكب بوليمري نانوي مكون
من بوليمر PEDOT: PSSومضافا اليه الكرافين النانوي ( )Nano Grapheneبنسب وزنية مختلفة (
.)0.5, 1 ,1.5 ,2كما أضيف كحول الايزوبروبيل ( )Isopropyl Alcohol; IPAكمادة مشتتة
( )Surfactantلتحسين انتشارية مالئ الكرافين النانوي ضمن الطور الرئيسي للمتراكب وتم مقارنتها مع
المركب الاولي.
لضمان التلاصق الجيد بين الركيزة الزجاجية ومكونات المتراكب النانوي, فقد تم تهيئة سطح الركيزة
وفق السياقات العالمية كما وتم تحفيرها كيميائيا ( (Chemical Etchingباستخدام محلول Piranha
المكون من بيروكسيد الهيدروجين ( (H2O2وحامض الكبريتيك المركز( .)H2SO4للتأكد من نجاح عملية
التحفير, فقد تم اجراء فحوصات الخشونة ( )Roughnessوقابلية التبلل ( )Wettabilityقبل وبعد عملية
تحفير الركائز المحضرة. اعتمدت الطريقة البصــــرية لـــقياس سمك الاغشية المحضرة و للتأكد من ان
كافة الافلام المحضرة ذات سمك متساوي (.(Even Thickness
أجري اختبار جهد زيتا ( (Zeta Potential Testللتأكد من دور المادة المشتتة المقترحة ()IPA
لزيادة انتشارية مالئ الكرافين النانوي, اذ تستخدم المادة المشتتة هذه لأول مرة مع الكرافين النانوي وقد تم
اقتراحها للتغلب على مشكلة ترسب الكرافين بعد بضعة ساعات من تحضير العالق مما كان يحول دون
استخدام العالق ذاته في اليوم التالي من العمل المختبري.
وظفت مطيافية الأشعة تحت الحمراء ) )FTIRلتحديد نوع الترابط بين المكونات ولاقتراح موديل
للترابط (ان وجد) , فيما استخدمت تقنية حيود الأشعة السينية ( )XRDلدراسة المتغيرات البلورية. تم رصد
تأثير المالئ النانوي على التحولات الحرارية ( (Thermal Transitionsباستخدام مسعر المسح التفاضلي
( (DSCكما تم دراسة الخواص المورفولوجية بمجهري المسح الالكتروني ) (SEMوالقوى الذرية
) .(AFMأما الخواص البصرية فقد درست بمطيافية الأشعة المرئية فوق البنفسجية ( (UV-Visible
.spectrometerقيست التوصيلية الكهربائية بجهاز ,DC Keithleyفيما درست قابلية التبلل
.(Contact angle( ) وفق مبدء زاوية التلامسWettability(
أكدت النتائج نجاح عمليتي التهيئة السطحية والتحفير الكيميائي في تغيير طوبغرافية وخشونة سطح
الركيزة وبما يضمن تلاصق كفوء لها مع المتراكب النانوي, كما تبين ان لطريقة الطلاء الدوراني المتبعة
القدرة على انتاج افلام باسماك متقاربة, اذ بلغت 2± 542نانومتر. بينت النتائج كذلك قدرة المادة المشتتة
المقترحة ( )IPAعلى احداث التغيير المنشود في منع ترسب مالئ الكرافين النانوي وزيادة استقرارية
العالق من حالة الاستقرارية الجيدة ( )Good Stabilityالى حالة الاستقرارية الممتازة ( (Excellent ,Stabilityاذ تغير جهد زيتا من - 48.04الى - 168.38ملي فولت كما وتغيرت التحركية ((Mobility
.)µ/s( / (V/cm) 1.6- الى2.27- من
أظهرت نتائج مطيافية الاشعة تحت الحمراء عدم حدوث تفاعل كيميائي بين مكونات المتراكب والاقتصار
فقط على حدوث ترابطات هيدروجينية ( (Hydrogen Bonding'sوعليه تم اقتراح موديل للتجاذب بين
المكونات يتحقق بثلاث خطوات, اذ تنشأ في البداية اواصر هيدروجينية بين بوليمر PEDOT:PSSوالماء
المجهز معه وعندما يضاف الكرافين يحصل ترابط جديد بين الاوكسجين (الموجود بنسبة %1في صفائح
الكرافين) مع الهيدروجين المتوفر في البوليمر وبذا تزداد الفعالية السطحية للكرافين ( لامتلاكه لمجاميع
الهيدروكسيل توا) مما يؤهله للترابط مع الماء المتوفر.
أحدث اضافة الكرافين تأثيرات ملحوضة على البلورية, اذ حولت التركيب شبه المتبلور ( - Semi
)crystallineللبوليمر النقي الى تركيب متبلور وكلما زادت نسبة المالئ ازدادت حدة نبضات التبلور
وظهرت في مواقع جديدة مما يعزز دور المالئ كعامل تنوية ( )Nucleating Agentاذ ظهرت مستويات
تبلور جديدة عند الموقع .2Ɵ= 550تعززت زيادة البلورية من خلال الحسابات المرافقة كحجم التبلور
2.8487 الى0.1 ) الذي ازداد منScherrer equation( ) وفق حعادلة شيررCrystallite Size(
نانومتر ودالة الاستطارة ( )Scattering functionالتي ازدادت من 0.25783الى .0.29921كما
احدثت اضافة الكرافين زيادة درجة الانتقال الزجاجي ( (Tgبنسبة %52وتحولا من الوضع المحب للماء
( )Hydrophillic natureالى الطبيعة الكارهة للماء, اذ تغيرت زاوية التلامس من 74.6450الى
.136.6240
أظهرت نتائج AFMازدياد معاملات الخشونة اذ ازداد متوسط الخشونة ( )Saبنحو ٪25ومعامل كثافة
القمم ( )Sdsبنسبة ٪42وقد تطابقت هذه النتائج مع صور SEMوالتي أظهرت أن أفلام PEDOT: PSS
بدون الكرافين لها سطح أكثر سلاسة نسبيًا من أسطح المتراكبات النانوية. زاد مؤشر الاحتفاظ بالسوائل
( )Sciبنسبة ٪3.55بسبب نشوء حجيرات صغيرة جدا تخزن السوائل في المتراكب نتيجة للتأصر
الهيدروجيني أنف الذكر , في السياق نفسه. ازداد مؤشر تحمل السطح ( ; Surface Bearing Index
)Sbiبنسبة عالي جدا ( )٪252وبما يشير الى التحسن المتوقع في المواصفات الميكانيكية للافلام المحضرة.
أثبتت مطيافية لأشعة المرئية - فوق البنفسجية أن إضافة الكرافين تزيد من الامتصاصية في كافة مناطق
الطيف الثلاث ( منطقة الأشعة فوق البنفسجية , منطقة الأشعة تحت الحمراء والمنطقة المرئية) وتكون
الزيادة على أوجها في منطقة الأشعة فوق البنفسجية مما يشير إلى امكانية المتحسس المحضر مقاومة تدهور
الأشعة فوق البنفسجية ( لأنه سيمتصها ويبددها بداخله على شكل حرارة طفيفة) وامكانيته العمل ضمن
طول موجي طويل يشمل المناطق الثلاث. أثبتت المطيافية ذاتها, انخفاض فجوة الطاقة ( Band gab
)energyوخصوصا بعد اضافة المادة المشتتة وان قيم الفجوة تقع ضمن نطاق عمل المتحسسات , كمابينت هذه المطيافية تغيرات واضحة في معاملات الاثارة والتخميد وثابت العزل(.(Dielectric Constant
بينت قياسات التوصيلة الكهربائية زيادة ملحوضة باضافة الكرافين النانوي