Estudio nanocalorimétrico de la transición vítrea de capas orgánicas desordenadas obtenidas a partir de la fase vapor

Resumo

La nanocalorimetría ha experimentado una gran evolución en los últimos años. La reducción de la capacidad calorífica de las celdas calorímetricas y la mejora en los sistemas electrónicos ha permitido el estudio sistemático de multitud de sistemas. En este trabajo ha sido adaptada in-situ la técnica de la nanocalorimetría cuasi-adiabatica a un sistema de deposición en fase vapor de capas finas de líquidos orgánicos. El sistema permite la deposición de capas de gran variedad de materiales de espesores entre 4 y 100 nm y la medida de su capacidad calorífica en un rango de temperaturas que va de los 90 a los 350 K. La potencialidad del sistema permite el estudio in-situ de transiciones vítreas, fenómenos de cristalización, fusión y sublimación entre otros. La transición vítrea es todavía un campo en el que confluyen incertidumbres y aparentes contradicciones. En el capítulo destinado a la estabilidad se analiza en detalle la estabilidad de capas de tolueno y etilbenceno. Los resultados muestran que aquellas muestras depositadas en fase vapor a 0.8 Tg son mucho más estables (cinética y termodinámicamente) que aquellas formadas a partir del enfriamiento del líquido subenfriado. Ya sea un enfriamiento rápido (-2000 K/s) o lento (-5 K/min). Para el estudio de los efectos de tamaño se han depositado capas finas de tolueno amorfo (entre 4 y 100 nm). Mientras que las capas formadas a partir del enfriamiento del líquido subenfriado no muestran efectos de tamaño, aquellas capas obtenidas a partir de fase vapor (en las condiciones de deposición óptimas en cuanto a la estabilidad) experimentan una variación tanto de la estabilidad cinética como la termodinámica en función del espesor de la capa. Las capas más delgadas disponen de una menor estabilidad cinética a la vez que incrementan su estabilidad termodinámica; hasta el punto de prácticamente alcanzar su temperatura ficticia la temperatura de Kauzmann. Estudios preliminares del efecto del recocido de las capas menos estables muestran que el tamaño es también decisivo en cuanto a su eficiencia en términos de reducción de la energía.