2025-02-21T09:27:26-05:00 DEBUG: VuFindSearch\Backend\Solr\Connector: Query fl=%2A&wt=json&json.nl=arrarr&q=id%3A%22irk-123456789-201417%22&qt=morelikethis&rows=5
2025-02-21T09:27:26-05:00 DEBUG: VuFindSearch\Backend\Solr\Connector: => GET http://localhost:8983/solr/biblio/select?fl=%2A&wt=json&json.nl=arrarr&q=id%3A%22irk-123456789-201417%22&qt=morelikethis&rows=5
2025-02-21T09:27:26-05:00 DEBUG: VuFindSearch\Backend\Solr\Connector: <= 200 OK
2025-02-21T09:27:26-05:00 DEBUG: Deserialized SOLR response
Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)

Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)

Розроблено способи синтезу фторованих поліарилових етерів лінійної та сітчастої гібридної органо-неорганічної структури, які характеризуються високою термостабільністю. На їх основі сформовано гнучкі і міцні плівки з низькими значеннями діелектричної проникності та діелектричних втрат, що уможливл...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Main Author: Ткаченко, І.М.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2023
Series:Вісник НАН України
Subjects:
Молоді вчені
Online Access:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/201417
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
id irk-123456789-201417
record_format dspace
spelling irk-123456789-2014172025-01-16T19:08:10Z Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.) Ткаченко, І.М. Молоді вчені Розроблено способи синтезу фторованих поліарилових етерів лінійної та сітчастої гібридної органо-неорганічної структури, які характеризуються високою термостабільністю. На їх основі сформовано гнучкі і міцні плівки з низькими значеннями діелектричної проникності та діелектричних втрат, що уможливлює їх використання як міжшарових діелектриків у пакетах мультиінтегральних схем для сучасної мікро- та наноелектроніки, зокрема при виробництві друкованих плат (printed circuit board) для технології зв’язку 5G. Розроблено підходи до створення нового типу плівкоутворювальних термостабільних оптично активних азо-азометинвмісних фторованих поліетерів, які є перспективними як «розумні» світлочутливі елементи для м’якої робототехніки. We propose a strategy for the synthesis of fluorinated poly(arylene ether)s (FPAEs) of linear and cross-linked hybrid organic- inorganic macromolecular structures, which are characterized by high thermal stability. The synthesized polymers could afford flexible and strong films with a low dielectric constant (1.86—2.75 at 10 kHz) and dissipation factor (0.0013—0.0037 at 10 kHz). This allows their use as interlayer dielectrics in integrated circuits for modern micro- and nanoelectronics, in particular in the fabrication of printed circuit boards for 5G communication technology. The 5G mobile network is envisioned to be the communication standard to effectively support diverse operations and applications of unmanned aerial vehicles or autonomous demining robots. Next, we developed a synthetic route for new meta-linked FPAEs having both azobenzene and azomethine optically active groups. Because of their unique chemical structures, the obtained light-sensitive FPAEs exhibited good solubility in polar aprotic solvents and the ability to form mechanically stable free-standing films in which trans-cis photoisomerization of azo/azomethine groups occurred under UV irradiation. Polymers were capable of photoinduced birefringence by lasers of different wavelengths (in particular, 405 or 532 nm) and recording of polarization gratings. The azo-azomethine polymers are promising as thermostable optically active components in various sensors, photo- orienting surfaces, in the creation of tactile holograms, electro-optical converters/modules, in medicine, etc. The resulting systems can be used in soft robotics and for vehicles (unmanned aerial vehicles, robots for demining). 2023 Article Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.) / І.М. Ткаченко // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 7. — С. 72-78. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1027-3239 DOI: doi.org/10.15407/visn2023.07.072 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/201417 uk Вісник НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Ukrainian
topic Молоді вчені
Молоді вчені
spellingShingle Молоді вчені
Молоді вчені
Ткаченко, І.М.
Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
Вісник НАН України
description Розроблено способи синтезу фторованих поліарилових етерів лінійної та сітчастої гібридної органо-неорганічної структури, які характеризуються високою термостабільністю. На їх основі сформовано гнучкі і міцні плівки з низькими значеннями діелектричної проникності та діелектричних втрат, що уможливлює їх використання як міжшарових діелектриків у пакетах мультиінтегральних схем для сучасної мікро- та наноелектроніки, зокрема при виробництві друкованих плат (printed circuit board) для технології зв’язку 5G. Розроблено підходи до створення нового типу плівкоутворювальних термостабільних оптично активних азо-азометинвмісних фторованих поліетерів, які є перспективними як «розумні» світлочутливі елементи для м’якої робототехніки.
format Article
author Ткаченко, І.М.
author_facet Ткаченко, І.М.
author_sort Ткаченко, І.М.
title Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_short Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_full Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_fullStr Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_full_unstemmed Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.)
title_sort термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні президії нан україни 3 травня 2023 р.)
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate 2023
topic_facet Молоді вчені
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/201417
citation_txt Термостабільні фторовані ароматичні поліетери як матеріали для сучасної мікроелектроніки та світлочутливих елементів (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 р.) / І.М. Ткаченко // Вісник Національної академії наук України. — 2023. — № 7. — С. 72-78. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.
series Вісник НАН України
work_keys_str_mv AT tkačenkoím termostabílʹníftorovaníaromatičnípolíeteriâkmateríalidlâsučasnoímíkroelektroníkitasvítločutlivihelementívzamateríalaminaukovogopovídomlennânazasídanníprezidíínanukraíni3travnâ2023r
first_indexed 2025-02-09T04:30:53Z
last_indexed 2025-02-09T04:30:53Z
_version_ 1823552782864482304
fulltext 72 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) ТЕРМОСТАБІЛЬНІ ФТОРОВАНІ АРОМАТИЧНІ ПОЛІЕТЕРИ ЯК МАТЕРІАЛИ ДЛЯ СУЧАСНОЇ МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ ТА СВІТЛОЧУТЛИВИХ ЕЛЕМЕНТІВ За матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 3 травня 2023 року Розроблено способи синтезу фторованих поліарилових етерів лінійної та сітчастої гібридної органо-неорганічної структури, які характеризують- ся високою термостабільністю. На їх основі сформовано гнучкі і міцні плів- ки з низькими значеннями діелектричної проникності та діелектричних втрат, що уможливлює їх використання як міжшарових діелектриків у па- кетах мультиінтегральних схем для сучасної мікро- та наноелектроніки, зокрема при виробництві друкованих плат (printed circuit board) для тех- нології зв’язку 5G. Розроблено підходи до створення нового типу плівкоут- ворювальних термостабільних оптично активних азо-азометинвмісних фторованих поліетерів, які є перспективними як «розумні» світлочутливі елементи для м’якої робототехніки. Ключові слова: фторовані поліетери, діелектричні властивості, 5G-тех- но логія, світлочутливі полімери, азобензол, азометинова група, реверсив- на фотоізомеризація, двопроменезаломлення. Фтор відіграє важливу роль у життєдіяльності живих орга- нізмів, а також у розвитку сучасних технологій. Приблизно чверть усіх фармацевтичних препаратів і майже третина агро- хімікатів містять цей елемент, що свідчить про його біологічну значущість [1—3]. Фторорганічні сполуки використовують у медицині, наприклад у позитрон-емісійній томографії. Фтор входить також до складу різних матеріалів, зокрема тефлону (політетрафторетилену), який ми всі добре знаємо як антипри- гарне покриття для сковорідок [4, 5]. Тому не дивно, що фтор називають «маленьким атомом з великим ego». Цей вислів уже став крилатим, і саме під такою назвою проводився симпозі- ум у Сан-Франциско в 2000 р. [6, 7]. Різноманітні властивості органічних сполук (у тому числі полімерних), особливо їх тер- мічну та хімічну стійкість, можна значно поліпшити завдяки ТКАЧЕНКО Ігор Михайлович — доктор хімічних наук, старший науковий співробітник Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України doi: https://doi.org/10.15407/visn2023.07.072 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 73 МОЛОДІ ВЧЕНІ введенню до їхньої структури атомів фтору або фторовмісних груп. Це явище називають ефек- том фтору або навіть «магією фтору» [8]. Створення термостабільних полімерів із ши- рокими функціональними можливостями й досі залишається важливою проблемою у по- лімерній хімії та хімії фтору. Серед таких полі- мерів особливий інтерес становлять ароматичні поліетери, адже ароматичні ядра мають високу термічну та хімічну стійкість, а наявність у по- лімерних ланцюгах простих етерних зв’язків надає їм більшої міцності та гнучкості. У цьому аспекті важливим є шлях введення до складу ароматичних поліетерів власне перфторарома- тичних фрагментів (тетрафторбензольних та октафторбіфеніленових), які не лише посилю- ють термічну та хімічну стабільність таких полі- мерів, а й дають змогу поліпшити їхню розчин- ність та прозорість і, головно, знизити значення діелектричної проникності цих полімерів, що важливо при їх застосуванні як міжшарових ді- електриків у пакетах мультиінтегральних схем для сучасної мікро- та наноелектроніки, зокре- ма у бездротових 5G-комунікаційних техноло- гіях [9]. Більш того, перфторовані ароматичні фрагменти мають сильний електроноакцеп- торний ефект, а тому дозволяють регулювати оптичні, електрооптичні та рідкокристалічні властивості кінцевих полімерів [10]. Функціоналізація полімерів загалом і фто- рованих поліарилових етерів (ФПАЕ) зокре- ма є ефективним шляхом надання їм нового комплексу властивостей. Так, введення оптич- но чутливих фрагментів до складу полімерів дозволяє отримати на їх основі так звані «ро- зумні» матеріали, властивості яких можна ре- гулювати дією такого зовнішнього фактора, як світло, яке є ідеальним джерелом енергії (безконтактні властивості, швидкий відгук, легке керування). Серед оптично активних фрагментів особливу увагу привертають азо- бензольні та азометинові групи, які здатні до переконфігурації (зворотна транс-цис-транс- фотоізомеризація), а також до перетворення оптичної енергії на механічну [11, 12]. Отже, метою наших досліджень є розро- блення нових підходів до створення функціо- нальних полімерних систем на основі ФПАЕ з регульованими діелектричними та фотооптич- ними властивостями, а також новими і підви- щеними показниками їхніх характеристик для використання у новітніх технологіях. Цю роботу реалізовано у двох напрямах. Перший напрям пов’язаний із розробленням способів синтезу нових ФПАЕ як низькоді- електричних матеріалів для сучасної мікро- електроніки, а другий присвячений розроблен- ню способів синтезу ФПАЕ як ефективних світлочутливих матеріалів. ФПАЕ як низькодіелектричні матеріали. Безсумнівно, розвиток сучасної електронної техніки, зокрема бездротових 5G-кому ні ка цій- них технологій, потребує пошуку нових струк- турних варіацій макромолекулярних ланцюгів полімерів, у тому числі ФПАЕ, з максимально низькими діелектричними втратами, особли- во у високочастотному діапазоні (25—39 ГГц). Для реалізації поставленої мети нуклеофіль- ним ароматичним заміщенням отримано низку нових ФПАЕ на основі мономерів з кінцевими атомами фтору та гідроксильними групами. Як мономери було використано комерційно до- ступні сполуки, такі як декафторбіфеніл, резор- цин, бісфенол АФ (дозволяє ввести додатково і аліфатичні трифторметильні групи), а також мономери, синтезовані в нашій лабораторії. Слід зазначити, що всі отримані полімери міс- тять як структурний елемент мета-ароматичні заміщені фрагменти, які дозволяють підвищити розчинність та механічні характеристики полі- мерів при збереженні їхньої термостабільності. Так було отримано ФПАЕ-1—ФПАЕ-5, схему синтезу та структуру яких наведено на рис. 1. ФПАЕ-1 і ФПАЕ-2 мають однаковий хі- мічний склад повторюваної ланки, але їх отри- мано на основі різних мономерів. Також було одержано два кополімери ідентичного хімічно- го складу, але з різним статистичним розподі- лом фторованих і нефторованих ароматичних блоків (ФПАЕ-4 — регулярний кополімер, ФПАЕ-5 — статистичний). Значення серед- ньочислової (Mn) молекулярної маси (ММ) перебувають у межах 21000—45000, полідис- персності (Mw/Mn) — 2,4—4,0, температури 74 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) МОЛОДІ ВЧЕНІ склування (Tс) — 100—160 °С. Слід відзначити високу термостійкість отриманих полімерів: значення 5%-ї втрати маси (Т5%) дорівнюють 450—540 °С. Досягнуті характеристики ММ для всіх до- сліджуваних поліетерів дозволяють отримати гнучкі й міцні плівки на їх основі з відповідних розчинів (метод поливу). Морфологію поверх- ні плівок вивчено методом атомно-силової мі- кроскопії, який вказує на подібність морфології зазначених полімерів, поверхня плівок яких є гладкою і рівномірною. Середньоквадратична шорсткість поверхні полімерів не перевищує 8 нм (площа дослідженої поверхні 1×1 мкм). Одним із напрямів функціоналізації ФПАЕ є отримання на їх основі сітчастих органо-не- органічних структур золь-гель методом, який дозволяє вводити в структуру полімерів крем- нійоксидну складову. Відомо, що одночасне поєднання в межах сітчастих органо-неорга- нічних систем фторованої органічної компо- ненти та неорганічної (SiO1,5)x складової є ефективним механізмом отримання матеріалів з низькими діелектричними показниками. Перші представники кремнійвмісних орга- но-неорганічних матеріалів на основі ФПАЕ (ОНМ/ФПАE-1 і ОНМ/ФПАЕ-2) отримано золь-гель методом з попередньо синтезованих триетоксисилільних ФПАЕ за схемою, наведе- ною на рис. 2. Властивості та структура ОНМ/ ФПАЕ великою мірою залежать від способу їх отримання. Наприклад, проведення золь- гель процесу на межі поділу двох фаз (толу- ол—вода) дозволяє отримати ОНМ пористої структури (dпор  50 нм), що відображається у досить високій середньоквадратичній шор- сткості поверхні (~130 нм). Усі сітчасті матері- али характеризуються плівкоутворювальними властивостями з досить хорошими термічни- ми (Т5% = 280—320 °С) та механічними харак- теристиками (міцність на розрив дорівнює 25—44 МПа). На наступному етапі роботи було дослідже- но діелектричні характеристики отриманих лінійних ФПАЕ та сітчастих ОНМ/ФПАЕ, тобто знайдено значення діелектричної кон- станти (Dk) та діелектричних втрат (Df). Ді- електрична проникність (константа) — це від- носна діелектрична проникність матеріалу, яка є безрозмірною величиною, завжди більшою за 1 (Dk = 1 у вакуумі). Діелектричні втрати — це енергія, що розсіюється в матеріалі (діелек- трику) під впливом електричного поля. Ви- користання низькодіелектричних матеріалів є ключовим елементом виробництва друкова- них плат, зокрема для сучасних 5G-технологій, для досягнення їх вищої продуктивності та ефективності. Такі матеріали дозволяють зни- зити втрати сигналу та підвищити швидкість передачі даних. Крім того, вони дають змогу збільшити густину компонентів на платі, що особливо важливо у нинішньому тренді мікро- Рис. 1. Схема синтезу та хімічні структури синтезованих ФПАЕ (ФПАЕ-1—ФПАЕ-5) ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 75 МОЛОДІ ВЧЕНІ мініатюризації активних компонентів інте- гральних схем. Тому не дивно, що провідні компанії світу перебувають у постійному пошуку таких мате- ріалів з низькими значеннями Dk та Df за до- сить високих частот, зазвичай вищих за 5 ГГц. Так, один із запитів компанії Huawei передба- чав пошук матеріалів з Dk  2,8 і Df  0,01 (при 2,5 ГГц), а запит компанії LG Electronics — Dk  3,1 і Df  0,002 (при 10 ГГц). Звісно, такі матеріали повинні мати і низку супутніх влас- тивостей, таких як високі термостабільність і механічна міцність. Отже, всі синтезовані лінійні полімери і сітчасті матеріали характеризуються низьки- ми значеннями Dk в межах 1,86—2,75 і досить низькими значеннями Df — від 0,0013 до 0,0037 при 10 кГц (див. табл.). Важливо, що сітчастий ФПАЕ/ОНМ-2 ха- рактеризується ультранизьким показником Dk, тобто меншим за 2. На основі ФПАЕ-1 за різних умов було сформовано три плівки і ви- вчено їхні діелектричні характеристики за ви- сокої частоти (28 ГГц). Як бачимо з таблиці, навіть за такої частоти поліетери характери- зуються низькими значеннями діелектричної проникності та діелектричних втрат, які, про- те, залежать від способу отримання плівок. Подальші дослідження мають бути спрямовані на зниження діелектричних втрат. ФПАЕ як світлочутливі матеріали. Наступ- ний етап був пов’язаний зі створенням світло- чутливих матеріалів на основі ФПАЕ. Ці робо- ти ми виконуємо спільно з Інститутом фізики НАН України, розвиваючи напрям одночасно- го поєднання таких оптично активних груп, як азо- і азометинова, у складі одного полімерного ланцюга. Це відкриває можливості не лише для поєднання властивостей окремих груп, а й для їх підсилення. Зокрема, наявність азо- і азоме- тинової групи в одній системі спряження при- Рис. 2. Схема отримання органо-неорганічних матеріалів на основі ФПАЕ (ОНМ/ФПАE-1 та ОНМ/ФПАЕ-2) Діелектричні характеристики отриманих лінійних ФПАЕ та ОНМ/ФПАЕ Зразок Діелектричні характеристики при 10 кГц Dk Df ФПАЕ-1 2,54 0,0037 ФПАЕ-2 2,30 0,0017 ФПАЕ-3 2,75 0,0046 ФПАЕ-4 2,10 0,0029 ФПАЕ-5 2,40 0,0033 ОНМ/ФПАЕ-1 2,49 0,0020 ОНМ/ФПАЕ-2 1,86 0,0013 76 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) МОЛОДІ ВЧЕНІ водить до зсуву максимуму поглинання світло- вої хвилі у видиму область (батохромний зсув). При цьому підвищується здатність до стабіліза- ції цис-форми азо-групи, відкриваються ширші можливості для регулювання електрооптичних та рідкокристалічних властивостей [13]. Зазначені хромофорні блоки здатні до оборот- них переходів з більш стабільної транс-форми в менш стабільну цис-форму в результаті погли- нання УФ- чи видимої частини світла. Як на- слідок такої фотоізомеризації, змінюються кон- формація, конфігурація та різноманітні влас- тивості відповідних світлочутливих полімерів. Такі переходи мають величезний потенціал при перетворенні оптичної енергії на механічну. Це може стати основою створення молекулярних машин, розроблення і синтез яких у 2016 р. було відзначено Нобелівською премією [14]. Іншою важливою особливістю цих хромо- форних груп є їхня здатність до фотоорієнтації, тобто зміни орієнтації жорстких хромофорних фрагментів під дією лінійно поляризовано- го світла. Це відбувається також за рахунок фотоізомеризаційних циклів — хромофорні фрагменти змінюють свій кут, їх орієнтація стає перпендикулярною площині поляризації падаючого світла, і фрагменти вже не здатні поглинати світло. Для синтезу азо-азометинових ФПАЕ ми вперше розробили способи синтезу етервміс- них азовмісних мономерів з тетрафторбен- зольними або октафторбіфеніленовими фраг- ментами, які вже самі по собі є мультистимул- чутливими системами, здатними до зміни мак- симуму свого поглинання під дією різних чинників. Завдяки взаємодії отриманих моно- мерів з аліфатичними або фторованими арома- тичними діамінами отримано відповідні ФПАЕ з азобензольними та азометиновими зв’яз ка- ми. На рис. 3 для прикладу наведено полімери на основі азомономеру з октафторбіфенілено- вим фрагментом. Слід зазначити, що такі ФПАЕ, на відміну від попередніх, отримано альтернативним шля- Рис. 3. Схема синтезу азо-азовмісних ФПАЕ (АА-ФПАЕ-1 та АА-ФПАЕ-2) Рис. 4. Зворотні цис-транс-цис-ізомеризаційні переходи в отриманих ФПАЕ: а — транс-цис-фотоізомеризація в плівці АА-ФПАЕ-2 під дією УФ-світла; б — зворотна цис-транс-фотоізомеризація в плівці АА-ФПАЕ-2 під дією видимого світла; в — фотоіндукована зміна показника двопроменезаломлення плівки АА-ФПАЕ (в одній точці) при почерговому опроміненні поляризованим «синім» ( = 405 нм) і неполяризованим «зеленим» світлом ( = 532 нм); г — оптичне зображення дифракційної картини на плівці АА-ФПАЕ у поляризаційному мікроскопі (масштаб 0,1 мм) ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2023, № 7 77 МОЛОДІ ВЧЕНІ хом, а саме, завдяки формуванню власне азо- метинового зв’язку, етерні зв’язки при цьому вже вбудовані в структуру мономерів. Взагалі практичне використання полімерів з хромо- форними фрагментами в основному ланцюзі обмежується насамперед їхніми низькими ме- ханічними характеристиками та недостатньою розчинністю. Завдяки запропонованому дизай- ну отримані в цій роботі полімери розчинні у високополярних апротонних розчинниках, і з їх розчинів формують гнучкі термостабільні плів- ки. Термостабільність повністю ароматичних полімерів очікувано є дещо вищою порівняно з полімерами, що містять аліфатичні спейсери. Методом УФ-спектроскопії показано, що в таких плівках реалізуються зворотні цис- транс-цис-ізомеризаційні переходи під дією УФ- та видимого світла (рис. 4а і 4б). Встанов- лено, що здатність до фотоорієнтації під час опромінення отриманих плівок поляризова- ним світлом з довжиною хвилі 532 нм (зелене світло) спричиняє появу двопроменезалом- лення, тобто розщеплення променю світла на дві складові з ортогональною (перпендикуляр- ною) поляризацією, причому напрямок однієї складової не змінюється, а другий промінь за- ломлюється. Ця анізотропія стабільна в часі, але її можна стерти і знову записати, змінивши, наприклад, напрямок поляризації світла на го- ризонтальний. Більш того, отримані плівки чутливі (здатні до фотоіндукованого двопро- менезаломлення) до лазерів різної довжини хвиль (зокрема, 405 або 532 нм) (рис. 4в). Про- цес запису і стирання інформації є циклічним. Здатність до фотоіндукованого двопроме- незаломлення дозволила записати на плівках полімерів дифракційні поляризаційні ґратки (рис. 4г). Завдяки цьому синтезовані поліме- ри є перспективними як фотохромні плівки для орієнтації рідких кристалів за рахунок наведеної анізотропії, що було показано на прикладі плівки АА-ФПАЕ-1 з аліфатичним фрагментом та комерційного рідкого кристалу 4-пентил-4’-ціанобіфенілу. Зазначені результати свідчать, що отримані полімери є перспективними як термостабіль- ні оптично активні компоненти в різноманіт- них сенсорах, фотоорієнтуючих поверхнях, мембранних технологіях з регульованою про- никністю активних компонентів, при створен- ні тактильних голограм, в електрооптичних перетворювачах/модулях і, що важливо, при конструюванні ефективних пристроїв нічного бачення, в медицині тощо. Отримані системи є також перспективними для м’якої робото- техніки і можуть знайти широке використан- ня в транспортних засобах, зокрема військо- вого призначення, в тому числі у безпілотних літальних апаратах, спеціальних роботах для розмінування. Адже ними можна керувати дис- танційно за допомогою світлових подразників, без складних схем або частин, вони спроможні перетворювати оптичну енергію на механічну. Водночас такі системи здатні утворювати по- криття, плівки та деталі складних форм. Ці ма- теріали також відомі як системи з вбудованим інтелектом і є автономними. Отже, за результатами проведених дослі- джень було створено нові термостійкі плівко- ві матеріали на основі фторованих поліари- лових етерів, функціоналізованих, зокрема, хромофорними азобензольними та азомети- новими групами. Ці матеріали мають низьку діелектричну проникність та високу оптичну чутливість, а тому можуть бути активними компонентами для виробництва сучасних дру- кованих плат та елементів, що змінюють свої властивості під дією світлових подразників. REFERENCES [СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ] 1. Tsui G.Ch., Hu J. Organofluorine Chemistry. Asian Journal of Organic Chemistry. 2019. 8(5): 566—567. https://doi. org/10.1002/ajoc.201900271 2. Wang J., Sanchez-Rosello M., Acena J.L., del Pozo C., Sorochinsky A.E., Fustero S., Soloshonok V.A., Liu H. Fluorine in pharmaceutical industry: fluorine-containing drugs introduced to the market in the last decade (2001—2011). Chemical Reviews. 2014. 114(4): 2432—2506. https://doi.org/10.1021/cr4002879 78 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2023. (7) МОЛОДІ ВЧЕНІ 3. Fujiwara T., O’Hagan D. Successful fluorine-containing herbicide agrochemicals. Journal of Fluorine Chemistry. 2014. 167: 16—29. https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2014.06.014 4. Purser S., Moore P.R., Swallow S., Gouverneu V. Fluorine in medicinal chemistry. Chemical Society Reviews. 2008. 37(2): 320—330. https://doi.org/10.1039/B610213C 5. Pagliaro M., Ciriminna R. New fluorinated functional materials. Journal of Materials Chemistry. 2005. 15(47): 4981— 4991. https://doi.org/10.1039/B507583C 6. Uneyama K. Organofluorine chemistry. John Wiley & Sons, 2008. https://doi.org/10.1002/9780470988589 7. Hideki A., Uneyama K. C-F bond activation in organic synthesis. Chemical Reviews. 2009. 109(5): 2119—2183. https://doi.org/10.1021/cr800388c 8. Liu J., Ni Ch., Li Ya., Zhang L., Wang G., Hu J. Facile preparation of difluoromethyl- and monofluoromethyl-con- taining amides via Ritter reaction. Tetrahedron Letters. 2006. 47(38): 6753—6756. https://doi.org/10.1016/j.tet- let.2006.07.079 9. Zhou Ye. Material foundation for future 5G technology. Accounts of Materials Research. 2021. 2(5): 306—310. https:// doi.org/10.1021/accountsmr.0c00087 10. Berger R. et al. Organic fluorine compounds: a great opportunity for enhanced materials properties. Chemical Society Reviews. 2011. 40(7): 3496—3508. https://doi.org/10.1039/C0CS00221F 11. Sun J. et al. Azobenzene-Based Photomechanical Biomaterials. Advanced NanoBiomed Research. 2021. 1(9): 2100020. https://doi.org/10.1002/anbr.202100020 12. Belowich M.E., Stoddart J.F. Dynamic imine chemistry. Chemical Society Reviews. 2012. 41(6): 2003—2024. https:// doi.org/10.1039/C2CS15305J 13. Kovalchuk A.I. et al. Photoactive fluorinated poly(azomethine)s with azo groups in the main chain for optical storage applications and controlling liquid crystal orientation. ACS Applied Polymer Materials. 2019. 2(2): 455—463. https:// doi.org/10.1021/acsapm.9b00906 14. Leigh D.A. Genesis of the nanomachines: the 2016 Nobel prize in chemistry. Angewandte Chemie International Edi- tion. 2016. 55(47): 14506—14508. https://doi.org/10.1002/anie.201609841 Ihor M. Tkachenko Institute of Macromolecular Chemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6683-4866 THERMOSTABLE FLUORINATED AROMATIC POLYETHERS AS MATERIALS FOR MODERN MICROELECTRONICS AND LIGHT-RESPONSIVE ELEMENTS According to the materials of report at the meeting of the Presidium of the NAS of Ukraine, May 3, 2023 We propose a strategy for the synthesis of fluorinated poly(arylene ether)s (FPAEs) of linear and cross-linked hybrid organ- ic-inorganic macromolecular structures, which are characterized by high thermal stability. The synthesized polymers could afford flexible and strong films with a low dielectric constant (1.86—2.75 at 10 kHz) and dissipation factor (0.0013—0.0037 at 10 kHz). This allows their use as interlayer dielectrics in integrated circuits for modern micro- and nanoelectronics, in particular in the fabrication of printed circuit boards for 5G communication technology. The 5G mobile network is envi- sioned to be the communication standard to effectively support diverse operations and applications of unmanned aerial vehicles or autonomous demining robots. Next, we developed a synthetic route for new meta-linked FPAEs having both azobenzene and azomethine optically active groups. Because of their unique chemical structures, the obtained light-sensi- tive FPAEs exhibited good solubility in polar aprotic solvents and the ability to form mechanically stable free-standing films in which trans-cis photoisomerization of azo/azomethine groups occurred under UV irradiation. Polymers were capable of photoinduced birefringence by lasers of different wavelengths (in particular, 405 or 532 nm) and recording of polarization gratings. The azo-azomethine polymers are promising as thermostable optically active components in various sensors, pho- to-orienting surfaces, in the creation of tactile holograms, electro-optical converters/modules, in medicine, etc. The result- ing systems can be used in soft robotics and for vehicles (unmanned aerial vehicles, robots for demining). Keywords: fluorinated poly(arylene ether)s, dielectric properties, 5G technology, light-responsive polymers, azoben- zene, azomethine group, reversible photoisomerization, photoinduced birefringence. Cite this article: Tkachenko I.M. Thermostable fluorinated aromatic polyethers as materials for modern microelectron- ics and light-responsive elements. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2023. (7): 72—78. https://doi.org/10.15407/visn2023. 07.072

Similar Items