Υπολογιστική μελέτη του ολιγομερικού συστήματος πολυ(1,1διμεθυλοσιλακυκλοβουτανίου), με εφαρμογές στην κατευθυνόμενη αυτο-συναρμογή στη λιθογραφία, μέσω μοριακών προσομοιώσεων

Βενετσάνος, Φώτιος; Venetsanos, Fotios

dc.contributor.author	Βενετσάνος, Φώτιος	el
dc.contributor.author	Venetsanos, Fotios	en
dc.date.accessioned	2018-12-06T10:51:02Z
dc.date.available	2018-12-06T10:51:02Z
dc.date.issued	2018-12-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48226
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16234
dc.rights	Default License
dc.subject	Λιθογραφία	el
dc.subject	Αυτοσυναρμογή	el
dc.subject	Προσομοιώσεις	el
dc.subject	Lithography	en
dc.subject	Simulation	en
dc.subject	Self-assembly	en
dc.subject	Αδρομερή συμπολυμερή	el
dc.subject	Block copolymers	en
dc.subject	Μοριακή δυναμική	el
dc.subject	Molecular dynamics	en
dc.title	Υπολογιστική μελέτη του ολιγομερικού συστήματος πολυ(1,1διμεθυλοσιλακυκλοβουτανίου), με εφαρμογές στην κατευθυνόμενη αυτο-συναρμογή στη λιθογραφία, μέσω μοριακών προσομοιώσεων	el
dc.title	Computational study of oligomeric systems of poly(1,1dimethylsilacyclobutane), with applications in directed self-assembly in lithography, through molecular simulations	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μοριακές προσομοιώσεις	el
heal.classification	Υπολογιστική μηχανική	el
heal.classification	Φυσική πολυμερών	el
heal.classification	Polymer physics	en
heal.classification	Molecular simulations	en
heal.classification	Computational mechanics	en
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-09-26
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετώνται καθαρά ολιγομερικά συστήματα (μικρού μοριακού βάρους) πολυ(1,1 διμεθυλοσιλακυκλοβουτανίου) (poly(1,1-dimethyl silacyclobutane), PDMSB) και πολυμεθακρυλικού μεθυλίου (poly(methyl methacrylate), PMMA) καθώς και μείγμα αυτών (PDMSB/PMMA), μέσω ατομιστικών προσομοιώσεων μοριακής δυναμικής και Monte Carlo. Το σύστημα PDMSB/PMMA βρίσκει εφαρμογή στην κατευθυνόμενη αυτο-οργάνωση στη λιθογραφία (directed self-assembly, DSA) ως αδρομερές συμπολυμερές (diblock copolymer) καθώς έχει τη δυνατότητα να αυτο-οργανώνεται. Η DSA είναι από τις πλέον υποσχόμενες τεχνολογικές μεθόδους για την κατασκευή ημιαγωγών και υλικών αποθήκευσης δεδομένων, όπως ολοκληρωμένα κυκλώματα (Integrated Circuit Layouts) και μικροτσίπ. Η αυτο-οργάνωση των αλυσίδων των συμπολυμερών πραγματοποιείται λόγω των μη ευνοϊκών ενθαλπικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ των διαφορετικών τμημάτων τους, οι οποίες οδηγούν σε διαχωρισμό των συστάδων τμημάτων από τις οποίες αποτελούνται οι αλυσίδες και δημιουργία περιοδικά οργανωμένων νανοδομών/φάσεων με διάφορες διατάξεις στο χώρο (επίπεδες, κυλινδρικές, σφαιρικές νανοδομές ή νανοδομές πιο πολύπλοκων γεωμετριών). Οι βασικές παράμετροι που καθορίζουν την εμφάνιση και το είδος των φάσεων στις οποίες αυτό-οργανώνονται τα συσταδικά συμπολυμερή είναι το γινόμενο χΝ, όπου: χ, η παράμετρος αλληλεπίδρασης Flory-Huggins και Ν ο βαθμός πολυμερισμού του συμπολυμερούς, και η ογκομετρική σύσταση, φA , της πολυμερικής αλυσίδας Α που συνιστά το συμπολυμερές AB. Αρχικά, τα συστήματα υποβάλλονται σε προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής στο ισόθερμο-ισοβαρές σύνολο (NpT) για διαφορετικά μοριακά βάρη με σκοπό την εκτίμηση της πυκνότητας (ρ), του συντελεστή αυτο-διάχυσης (Dcm), του μέγιστου χρόνου χαλάρωσης του απ’ άκρο σε άκρο διανύσματος (τR), της θερμοκρασίας υαλώδους μετάπτωσης (Τg) και της παραμέτρου διαλυτότητας Hildebrand (δ) για τα ομοπολυμερή του PDMSB. Επίσης, το PDMSB υποβάλλεται σε προσομοίωση Monte Carlo με σκοπό την εκτίμηση του χαρακτηριστικού λόγου του Flory (C∞). Αφού εκτιμηθούν οι ιδιότητες των ομοπολυμερών, προχωρούμε στην εκτίμηση των ιδιοτήτων ανάμειξης του μείγματος PDMSB/PMMA. Η παράμετρος αλληλεπίδρασης χ εκτιμάται μέσω δύο μεθόδων, μέσω της ενθαλπίας ανάμειξης (ΔmixH) από τη θεωρία Flory-Huggins και μέσω των παραμέτρων διαλυτότητας Hildebrand (δ).	el
heal.abstract	This diploma thesis presents a study of oligomeric systems of pure poly(1,1-dimethylsilacyclobutane), PDMSB, of pure poly(methyl methacrylate), PMMA, as well as of their binary mixtures (PDMSB/PMMA) through atomistic molecular dynamics and Monte Carlo simulations. The PDMSB/PMMA system finds application as a block copolymer in lithographic Directed Self-Assembly (DSA) processes, as it can self-organize into nanostructured patterns under appropriate conditions of solvent and temperature. DSA is one of the most promising technological methods for the manufacture of semiconductors and data storage materials, such as integrated circuit layouts and microchips. The self-organization of block copolymer chains takes place because of unfavorable enthalpic interactions between their dissimilar segments, which leads to spatial separation of the blocks constituting the chains and emergence of pediodically organized nanostructures/nanophases of different geometries (planar, cylindrical, spherical, or more complex structures). The basic parameters dictating the formation of these phases and the type of phase that will be formed through self-organization of an AB copolymer under given conditions are (a) the product χΝ, where χ is the Flory-Huggins interaction parameter and N the degree of polymerization of the copolymer molecule, and (b) the volume fraction, φA, of A type segments in the system. The systems studied are initially subjected to molecular dynamics simulations in the isothermal-isobaric (NpT) equilibrium ensemble for various molar masses, in order to estimate the density (ρ), the self-diffusion coeffcient (Dcm), the longest relaxation time (τR) of the end-to-end distance, the glass transition temperature (Τg), and the Hildebrand solubility parameter (δ) for PDMSB homopolymers. PDMSB is also subjected to single unperturbed chain Monte Carlo simulations in order to determine the Flory characteristic ratio (C∞), which quantifies the conformational stiffnes of PDMSB chains. After calculating the properties of the homopolymers, we proceed to an estimation of the mixing properties for the PDMSB/PMMA mixture. The interaction parameter χ is estimated by two methods, through the enthalpy of mixing (ΔHmix) computed atomistically and fitted to Flory-Huggins theory, and through the Hildebrand solunbility parameters (δ) of the two components.	en
heal.advisorName	Θεοδώρου, Θεόδωρος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Τζαμτζής, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών (ΙΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	63 σ.
heal.fullTextAvailability	true