Physical properties of thin films of new magnetic materials produced by linking polymers containing pyridine groups and cobalt(II) salt

In this thesis, hypothesized magnetic field gradient-induced thickness shrinkage of thin poly(4-vinyl-pyridine) (P4VP) films with adsorbed cobalt (II) salt was tested. I investigated 2 kinds of samples: 1. Thin P4VP films with adsorbed CoBr2 and 2. Thin film with polystyrene (PS) and P4VP domains with selectively adsorbed CoBr2 and selectively washed out PS domains. The samples were prepared by spin-casting polymer solutions onto silicon substrates. The second type of samples was examined using Atomic Force Microscopy (AFM) without and with magnetic field gradient, using neodymium magnets, and in certain conditions the effect was confirmed. Both kinds of samples were subsequently examined using White Light Interferometry with magnetic field gradient and at high temperatures (78 °C - 88 °C), and in some cases the effect was also confirmed. However, in certain cases the opposite effect was observed. We attribute it to possible uneven CoBr2 adsorption, and thus possible thickness increase of the diamagnetic polymer film itself (being pushed away from the magnet) that in some cases might dominate over the shrinkage of the film thickness due to the paramagnetic CoBr2-rich layer being pulled towards the magnet.

W niniejszej pracy badano hipotetyzowane zmniejszenie grubości cienkiej warstwy poli-4-winylopirydyny (P4VP) z zaadsorbowaną solą kobaltu (II) pod wpływem gradientu pola magnetycznego. Badano 2 rodzaje próbek: 1. cienkie warstwy P4VP z zaadsorbowaną CoBr2 oraz 2. cienkie warstwy domenowe polistyrenu (PS) i P4VP z selektywnie zaadsorbowaną CoBr2 i selektywnie wypłukanym PS. Próbki zostały wytworzone techniką spin-casting poprzez wylewanie roztworów polimerów na wirujące podkłady krzemowe. Drugi typ próbek został przebadany techniką Mikroskopii sił atomowych (AFM) bez oraz z przyłożonym gradientem pola magnetycznego przy użyciu magnesów neodymowych i w odpowiednich warunkach zachodzenie efektu zostało potwierdzone. Próbki obu rodzajów były następnie przebadane przy użyciu Profilometrii interferencyjnej światła białego w podwyższonej temperaturze (78 st. C - 88 st. C) odpowiednio bez i z przyłożonym gradientem pola magnetycznego. W części przypadków zachodzenie efektu również zostało potwierdzone. Aczkolwiek, w części przypadków zaobserwowano efekt odwrotny. Możliwym wytłumaczeniem jest prawdopodobna niejednorodna adsorpcja CoBr2 i przez to możliwy wzrost grubości diamagnetycznej warstwy (która jest wypychana z pola magnetycznego), co w części przypadków może przeważać nad zmniejszaniem się grubości warstwy spowodowanej wciąganiem do pola magnetycznego paramagnetycznej warstwy zawierającej CoBr2.