High-refractive-index polymer
एक उच्च-अपवर्तक-सूचकांक बहुलक (एच. आर. आई. पी.) एक बहुलक है जिसका अपवर्तक सूचकांक 1.5 से अधिक होता है। ऐसी सामग्रियों की आवश्यकता एंटी-रिफ्लेक्टिव कोटिंग और फोटोनिक उपकरणों जैसे प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल. ई. डी.) और छवि संवेदक के लिए होती है। एक बहुलक का अपवर्तक सूचकांक कई कारकों पर आधारित होता है जिसमें ध्रुवीकरण, श्रृंखला लचीलापन, आणविक ज्यामिति और बहुलक रीढ़ की हड्डी का अभिविन्यास शामिल हैं। 2004 तक, एक बहुलक के लिए उच्चतम अपवर्तक सूचकांक 1.76 था। पॉलिमर में अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाने के लिए पॉलिमर मैट्रिक्स में उच्च दाढ़ अंश या उच्च-एन नैनोकणों वाले प्रतिस्थापनों को पेश किया गया है। गुण अपवर्तक सूचकांक एक विशिष्ट बहुलक में 1.30-1.70 का अपवर्तक सूचकांक होता है, लेकिन विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अक्सर एक उच्च अपवर्तक सूचकांक की आवश्यकता होती है। अपवर्तक सूचकांक मोनोमर की मोलर अपवर्तकता, संरचना और वजन से संबंधित है। सामान्य तौर पर, उच्च दाढ़ अपवर्तनशीलता और कम दाढ़ मात्रा बहुलक के अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाती है। ऑप्टिकल फैलाव एच. आर. आई. पी. का एक महत्वपूर्ण गुण है। इसकी विशेषता अब्बे संख्या है। एक उच्च अपवर्तक सूचकांक सामग्री में आम तौर पर एक छोटी एब्बे संख्या, या एक उच्च ऑप्टिकल फैलाव होता है। कई अनुप्रयोगों के लिए एक उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ एक कम द्विभाजक की आवश्यकता है। एच. आर. आई. पी. बनाने के लिए प्रारंभिक मोनोमर में विभिन्न कार्यात्मक समूहों का उपयोग करके इसे प्राप्त किया जा सकता है। सुगंधित मोनोमर्स दोनों अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाते हैं और ऑप्टिकल अनिसोट्रोपी को कम करते हैं और इस प्रकार बाइरफ्रिंजेंस को कम करते हैं। एक उच्च अपवर्तक सूचकांक बहुलक में एक उच्च स्पष्टता (ऑप्टिकल पारदर्शिता) भी वांछित है। स्पष्टता बहुलक और प्रारंभिक मोनोमर के अपवर्तक सूचकांकों पर निर्भर करती है। तापीय स्थिरता तापीय स्थिरता को देखते समय, मापा जाने वाले विशिष्ट चरों में कांच का संक्रमण, प्रारंभिक अपघटन तापमान, क्षरण तापमान और पिघलने वाले तापमान की सीमा शामिल हैं। तापीय स्थिरता को थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण और विभेदक स्कैनिंग कैलोरीमेट्री द्वारा मापा जा सकता है। पॉलिएस्टर को तापीय रूप से स्थिर माना जाता है और तापमान में गिरावट 410 डिग्री सेल्सियस होती है। उच्च अपवर्तक सूचकांक बहुलक के बहुलककरण में उपयोग किए जाने वाले मोनोमर से जुड़े प्रतिस्थापन के आधार पर अपघटन तापमान बदलता है। इस प्रकार, लंबे एल्किल प्रतिस्थापनों के परिणामस्वरूप कम तापीय स्थिरता होती है। घुलनशीलता अधिकांश अनुप्रयोग पॉलिमर को पसंद करते हैं जो अधिक से अधिक सॉल्वैंट्स में घुलनशील होते हैं। अत्यधिक अपवर्तक पॉलिएस्टर और पॉलीमाइड सामान्य कार्बनिक सॉल्वैंट्स जैसे डाइक्लोरोमीथेन, मेथनॉल, हेक्सेन, एसीटोन और टोल्यून में घुलनशील होते हैं। संश्लेषण संश्लेषण मार्ग एच. आर. आई. पी. प्रकार पर निर्भर करता है। माइकल पॉलीएडिशन का उपयोग पॉलीमाइड के लिए किया जाता है क्योंकि इसे कमरे के तापमान पर किया जा सकता है और इसका उपयोग चरण-विकास बहुलककरण के लिए किया जा सकता है। इस संश्लेषण को पहली बार पॉलीइमिडोथीथर्स के साथ सफल बनाया गया था, जिसके परिणामस्वरूप उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ प्रकाशिक रूप से पारदर्शी पॉलिमर बने। पॉलीसेस्टर और पॉलीफॉस्फोनेट जैसे उच्च अपवर्तक सूचकांक पॉलिमर बनाने के लिए पॉलीकोन्डेंसेशन प्रतिक्रियाएं भी आम हैं। प्रकार उच्च अपवर्तक सूचकांकों को या तो उच्च दाढ़ अपवर्तन (आंतरिक एच. आर. आई. पी.) वाले प्रतिस्थापनों को पेश करके या बहुलक मैट्रिक्स (एच. आर. आई. पी. नैनोकंपोजिट्स) के साथ उच्च-एन नैनोकणों को मिलाकर प्राप्त किया गया है। एक बहुलक के अपवर्तक सूचकांक को बढ़ाने के लिए रैखिक थियोथर और सल्फोन, चक्रीय थियोफीन, थायडियाजोल और थायन्थ्रीन सहित आंतरिक एच. आर. आई. पी. सल्फर युक्त प्रतिस्थापन सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले समूह हैं। सल्फर से भरपूर थायन्थ्रीन और टेट्राथियाएनथ्रेसीन मोएटीज वाले पॉलिमर आणविक पैकिंग की डिग्री के आधार पर 1.22 से ऊपर n मान प्रदर्शित करते हैं। हैलोजन तत्व, विशेष रूप से ब्रोमिन और आयोडीन, एच. आर. आई. पी. के विकास के लिए उपयोग किए जाने वाले शुरुआती घटक थे। 1992 में, गौडियाना और अन्य। पार्श्व ब्रोमिनेटेड और आयोडिनेटेड कार्बाज़ोल वलय वाले पॉलीमिथाइलएक्रिलेट यौगिकों की एक श्रृंखला की सूचना दी। उनके पास हेलोजन प्रतिस्थापन के घटकों और संख्या के आधार पर 1.67-1.77 के अपवर्तक सूचकांक थे। हालाँकि, पर्यावरण के संभावित प्रदूषण को कम करने के लिए यूरोपीय संघ द्वारा अपनाए गए डब्ल्यू. ई. ई. ई. निर्देश और आर. ओ. एच. एस. कानून द्वारा माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स में हैलोजन तत्वों के हालिया अनुप्रयोगों को गंभीर रूप से सीमित कर दिया गया है। फॉस्फोरस युक्त समूह, जैसे कि फॉस्फोनेट और फॉस्फाज़िन, अक्सर दृश्य प्रकाश क्षेत्र में उच्च दाढ़ अपवर्तनशीलता और ऑप्टिकल संचरण प्रदर्शित करते हैं। पॉलीफॉस्फोनेट्स में फॉस्फोरस भाग के कारण उच्च अपवर्तक सूचकांक होते हैं, भले ही उनमें पॉली कार्बोनेट के समान रासायनिक संरचनाएं हों। शेवर एट अल। अलग-अलग रीढ़ की हड्डियों के साथ पॉलीफॉस्फोनेट्स की एक श्रृंखला की सूचना दी गई, जो 1.66 पर पॉलीफॉस्फोनेट्स के लिए उच्चतम अपवर्तक सूचकांक तक पहुंच गई। इसके अलावा, पॉलीफॉस्फोनेट अच्छी तापीय स्थिरता और ऑप्टिकल पारदर्शिता प्रदर्शित करते हैं; वे प्लास्टिक लेंस में डालने के लिए भी उपयुक्त हैं। ऑर्गेनोमेटेलिक घटकों के परिणामस्वरूप अच्छी फिल्म बनाने की क्षमता और अपेक्षाकृत कम ऑप्टिकल फैलाव के साथ एचआरआईपी होते हैं। फॉस्फोरस स्पेसर और फिनाइल साइड चेन वाले पॉलीफेरोसेनिलाइलेन और पॉलीफेरोसेन असामान्य रूप से उच्च एन मान (एन = 1.74 और एन = 1.72) दिखाते हैं। कार्बनिक पॉलिमर और अकार्बनिक चश्मे के बीच उनके मध्यवर्ती ऑप्टिकल फैलाव के कारण वे सभी-पॉलिमर फोटोनिक उपकरणों के लिए अच्छे उम्मीदवार हो सकते हैं। एच. आर. आई. पी. नैनोकम्पोजिट हाइब्रिड तकनीक जो एक कार्बनिक बहुलक मैट्रिक्स को अत्यधिक अपवर्तक अकार्बनिक नैनोकणों के साथ जोड़ती है, उसके परिणामस्वरूप उच्च एन मान हो सकते हैं। एक उच्च-एन नैनोकम्पोजिट के अपवर्तक सूचकांक को प्रभावित करने वाले कारकों में बहुलक मैट्रिक्स, नैनोकणों और अकार्बनिक और कार्बनिक घटकों के बीच संकर प्रौद्योगिकी की विशेषताएँ शामिल हैं। एक नैनोकम्पोजिट के अपवर्तक सूचकांक का अनुमान क्रमशः नैनोकम्पोजिट, नैनोकणों और कार्बनिक मैट्रिक्स के अपवर्तक सूचकांकों के रूप में, कहाँ और कहाँ लगाया जा सकता है। और क्रमशः नैनोकणों और कार्बनिक मैट्रिक्स के आयतन अंशों का प्रतिनिधित्व करते हैं। ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए एच. आर. आई. पी. नैनोकंपोजिट्स को डिजाइन करने में नैनोपार्टिकल लोड भी महत्वपूर्ण है, क्योंकि अत्यधिक सांद्रता ऑप्टिकल नुकसान को बढ़ाती है और नैनोकंपोजिट्स की प्रक्रिया क्षमता को कम करती है। नैनोपार्टिकल्स का चुनाव अक्सर उनके आकार और सतह की विशेषताओं से प्रभावित होता है। ऑप्टिकल पारदर्शिता बढ़ाने और नैनोकम्पोजिट के रेले स्कैटरिंग को कम करने के लिए, नैनोकणों का व्यास 25 एनएम से कम होना चाहिए। पॉलिमर मैट्रिक्स के साथ नैनोकणों के सीधे मिश्रण के परिणामस्वरूप अक्सर नैनोकणों का अवांछनीय एकत्रीकरण होता है-उनकी सतह को संशोधित करके इससे बचा जाता है। एच. आर. आई. पी. के लिए सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले नैनोकणों में टी. आई. ओ. 2 (एनाटेज, एन = 2,25; रूटाइल, एन = 2.70), जेड. आर. ओ. 2 (एन = 2.10), अनाकार सिलिकॉन (एन = 4.23), पी. बी. एस. (एन = 4.20) और जेड. एन. एस. (एन = 2.36) शामिल हैं। पॉलीमाइड्स में उच्च अपवर्तक सूचकांक होते हैं और इस प्रकार अक्सर उच्च-एन नैनोकणों के लिए मैट्रिक्स के रूप में उपयोग किया जाता है। परिणामी नैनोकम्पोजिट्स 1.57 से 1.99 तक एक ट्यूनेबल अपवर्तक सूचकांक प्रदर्शित करते हैं। एक माइक्रोलेंस सरणी ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टिकल संचार, सी. एम. ओ. एस. छवि संवेदक और प्रदर्शन का एक प्रमुख घटक है। पॉलिमर-आधारित माइक्रोलेंस बनाना आसान होता है और पारंपरिक कांच-आधारित लेंस की तुलना में अधिक लचीले होते हैं। परिणामी उपकरण कम बिजली का उपयोग करते हैं, आकार में छोटे होते हैं और उत्पादन करने के लिए सस्ते होते हैं। लिथोग्राफी एच. आर. आई. पी. का एक अन्य अनुप्रयोग इमर्शन लिथोग्राफी में है। 2009 में यह फोटोरेसिस्ट और उच्च अपवर्तक सूचकांक तरल पदार्थ दोनों का उपयोग करके परिपथ निर्माण के लिए एक नई तकनीक थी। फोटोरेसिस्ट का n मान 1.9 से अधिक होना चाहिए। यह दिखाया गया है कि गैर-एरोमैटिक, सल्फर युक्त एच. आर. आई. पी. एक ऑप्टिकल फोटोरेसिस्ट प्रणाली के लिए सबसे अच्छी सामग्री है। एल. ई. डी. प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल. ई. डी.) एक सामान्य ठोस अवस्था प्रकाश स्रोत हैं। उच्च-चमक वाले एल. ई. डी. (एच. बी. एल. ई. डी.) अक्सर एल. ई. डी. सामग्री (जी. ए. एन., एन = 2.5) और कार्बनिक आवरण (ईपोक्सी या सिलिकॉन, एन = 1.5) के बीच अपवर्तक सूचकांकों के बेमेल होने के कारण अपेक्षाकृत कम प्रकाश निष्कर्षण दक्षता से सीमित होते हैं। एच. आर. आई. पी. का उपयोग कैप्सूलैंट के रूप में करके उच्च प्रकाश उत्पादन प्राप्त किया जा सकता है। अपवर्तक सूचकांक अपवर्तक अब्बे संख्या ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स ध्रुवीयता बिरेफ्रिंजेन्स लोरेंज़-लोरेंज़ समीकरण फैलाव ऑप्टिकल अनिसोट्रोपी नैनोकम्पोजिट छवि संवेदक निमज्जन लिथोग्राफी कार्बनिक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (ओ. एल. ई. डी.) संदर्भ आगे पढ़ने के लिए ऑप्टिकल सामग्री पॉलिमर