VIệN KHOA HọC Và CÔNG NGHệ VIệT NAM
Bộ SáCH CHUYÊN KHảO

HộI ĐồNG BIÊN TậP

Chủ tịch Hội đồng: GS.TSKH. Đặng vũ minh
Phó Chủ tịch Hội đồng: GS.TSKH. Nguyễn Khoa Sơn
pgs.tskh. Nguyễn Tác An, pgs.ts. Lê Trần Bình, pgs.tskh.
Nguyễn Văn C, gs.tskh. Vũ Quang Côn, ts. Mai H, gs.vs.
Nguyễn Văn Hiệu, gs.TSKH. H Huy Khoái, gs.tskh. Nguyễn
Xuân Phúc, gs.ts. Bùi Công Quế, gs.tskh. Trần Văn Sung,
pgs.ts. Phạm Huy Tiến, gs.ts. Trần Mạnh Tuấn, gs.tskh.
Nguyễn ái Việt.
Lời giới thiệu
Viện Khoa học v Công nghệ Việt Nam l cơ quan nghiên cứu
khoa học tự nhiên v công nghệ đa ngnh lớn nhất cả n'ớc, có thế
mạnh trong nghiên cứu cơ bản, nghiên cu v phát triển công nghệ,
điều tra ti nguyên thiên nhiên v môi tr'ờng Việt Nam. Viện tập
trung một đội ngũ cán bộ nghiên cứu có trình độ cao, cơ sở vật chất
kỹ thuật hiện đại đáp ứng các yêu cầu về nghiên cứu v thực nghiệm
của nhiều ngnh khoa học tự nhiên v công nghệ.
Trong suốt 30 năm xây dựng v phát triển, nhiều công trình v
kết quả nghiên cứu có giá trị của Viện đC ra đời phục vụ đắc lực cho
sự nghiệp xây dựng v bảo vệ Tổ quốc. Để tổng hợp v giới thiệu có
hệ thống ở trình độ cao, các công trình v kết quả nghiên cứu tới
bạn đọc trong n'ớc v quốc tế, Viện Khoa học v Công nghệ Việt
Nam quyết định xuất bản bộ sách chuyên khảo. Bộ sách tập trung
vo ba lĩnh vực sau:
Nghiên cứu cơ bản;
Phát triển v ứng dụng công nghệ cao;

Ti nguyên thiên nhiên v môi tr'ờng Việt Nam.
Tác giả của các chuyên khảo l những nh khoa học đầu ngnh
của Viện hoặc các cộng tác viên đC từng hợp tác nghiên cứu.
Viện Khoa học v Công nghệ Việt Nam xin trân trọng giới thiệu
tới các quý độc giả bộ sách ny v hy vọng bộ sách chuyên khảo sẽ
l ti liệu tham khảo bổ ích, có giá trị phục vụ cho công tác nghiên
cứu khoa học, ứng dụng công nghệ, đo tạo đại học v sau đại học.
Hội đồng Biên tập



LI NÓI U
Vt liu polyme phn ln c phát minh ra trong na cui th
k trc. Nó ã góp phn quan tr$ng trong các ngành k& ngh và
trong (i sng hàng ngày c*a con ng(i. Nh+ng n,m cui th k 20
u th k 21 th0c s0 vt liu polyme ã làm nên “th(i 3i 4
nh0a”. Tuy nhiên, nhu cu cho cu8c sng c*a con ng(i òi h:i
ngày càng cao và ngày càng hoàn thin. Vì v y, nh+ng vt liu mi
trên c< s= nh+ng polyme >c bit ã c tp trung nghiên c@u và
tìm tòi. Aó là lBnh v0c vt liu polyme ch@c n,ng và vt liu lai cCu
trúc nano. Nh+ng lo3i vt liu mi này, iEn hình nh: vt liu in
t h$c phân t (molecular electronic), quang t (photonics), tin h$c,
in t sinh h$c (bionics) cho n vt liu n,ng lng, vt liu mô
ph:ng sinh h$c… Nó không nh+ng áp @ng c nhu cu c*a các
ngành k& ngh cao, nhu cu vL cu8c sng hàng ngày c*a con ng(i
còn t3o ra môi tr(ng sng hài hoà h<n, s3ch sM và thú vN h<n.
Vi nh+ng yêu cu cCp thit c*a cu8c sng, vic giOng d3y và
nghiên c@u vL polyme ch@c n,ng và vt liu lai cCu trúc nano ang
c triEn khai trên ph3m vi toàn th gii. Q Vit Nam, hu ht các
tr(ng 3i h$c và các vin nghiên c@u cRng bSt u triEn khai

nghiên c@u và ào t3o các nhà khoa h$c vL lBnh v0c khoa h$c vt
liu mi mT này. Ph3m vi nghiên c@u và @ng dVng bao trùm cO các
ngành tin h$c, vt lý, hoá h$c, sinh h$c và môi tr(ng. Vì vy, vic
biên so3n 1 tài liu chuyên khOo vL i tng polyme ch@c n,ng và
vt liu lai cCu trúc nano là ht s@c cn thit và bY ích cho các cán
b8 giOng d3y, nghiên c@u viên và các nhà khoc h$c chuyên ngành.
Cun sách chuyên khOo: POLYME CHC NNG VÀ VT LIU
LAI CU TRÚC NANO c biên so3n t\ nh+ng kt quO nghiên
c@u c*a các L tài Nghiên c@u c< bOn c*a B8 Khoa h$c và công
ngh và các L tài trong ch<ng trình nghiên c@u vL khoa h$c vt
liu c*a Vin Khoa h$c và Công ngh Vit Nam tài tr. A4ng th(i,
cun sách cRng c biên so3n t\ nh+ng tài liu bài giOng t3i
tr(ng A3i h$c Công ngh, A3i h$c Quc gia Hà N8i và Vin Khoa
h$c và Công ngh tiên tin Nht BOn (Japan Advanced Institute of
Science and Technology - JAIST) và nh+ng tài liu tham khOo mi
nhCt vL lBnh v0c này trên th gii. Tuy nhiên, vì trình 8 và kin
th@c có h3n, m>t khác cun sách L cp vL nhiLu lBnh v0c khoa h$c
mi t\ vt lý, hoá h$c, sinh h$c, công ngh nano…, và tác giO phOi
tham khOo nhiLu ngu4n tài liu t\ nh+ng ngôn ng+ khác nhau: Anh,
A@c, Nht, Hàn, vì vy cun sách không tránh kh:i nh+ng sai sót vL
kin th@c cRng nh ngôn t\ s dVng. Tác giO mong $c giO thông
cOm và góp ý E có thE sa ch+a kNp th(i.
AE xuCt bOn c cun sách này, tác giO xin chân thành cOm <n
VV Khoa h$c t0 nhiên và xã h8i thu8c B8 Khoa h$c và Công ngh,
Ch<ng trình Vt liu, nhà xuCt bOn Khoa h$c T0 nhiên và Công
ngh thu8c Vin Khoa h$c và Công ngh Vit Nam. Tác giO cRng
xin cOm <n vin s& Nguyhn V,n Hiu ã tin t=ng giao trách nhim
và t3o nhiLu iLu kin E hoàn thành các L tài khoa h$c, cOm <n
các b3n 4ng nghip ã tn tình giúp i E tác giO có thE hoàn
thành cun sách này. Tác giO xin cOm <n các b3n 4ng nghip t\

Úc, Hàn Quc, Nht BOn, A@c… ã giúp i vL tài liu, cho phép
tham khOo, trích dln m8t s phn quan tr$ng c*a cun sách.
Cui cùng xin cOm <n v con và nh+ng ng(i thân ã 8ng viên
khuyn khích E tôi hoàn thành cun sách này.

Hà Ni, Thu nm 2008
Tác gi
Nguyn c Ngha
Email:

Phn I
POLYME CHC NNG
( FUNCTIONAL POLYMERS)

1
Chng 1
PHOTO POLYME

1. Quang và phân t
1.1. Nng lng quang
Khi bc x ánh sáng vào phân t có tính cht nhy quang, phân
t !ó hp th" n#ng l%ng quang, ph&n ng quang hoá x&y ra. Ph&n
ng quang hoá này !%c ti*n hành theo các hình thc: oxy hoá,
kh, phân hu/, c0ng h%p, trùng h%p, ho2c dime hoá Nhng n#ng
l%ng c6a ánh sáng ph" thu0c vào b7c sóng c6a nó. Vì v9y khi
chi*u x ánh sáng, ph&n ng quang hoá ch: x&y ra khi n#ng l%ng
quang !6 l7n. Ánh sáng có b7c sóng ng<n nh tia t ngoi có n#ng
l%ng l7n hn. Ng%c li ánh sáng b7c sóng dài, nh ánh sáng
vùng kh& ki*n có n#ng l%ng thp hn, nh hình 1.
Hình 1: Ph phát x mt tri.

1200
800
400
2500 2000
15
00
1000
500
cos
1
AM

=
Irradiance
(W/m)
Wavelength (µ)
3000 nm
1600
Nguyn c Ngha
2
Cho nên, ph&n ng quang hoá dA x&y ra khi chi*u x ánh sáng ng<n.
Khi chi*u x quang, mBi nguyên t hay phân t ch: hp th" 1
phôton, vì v9y, n*u chi*u ánh sáng có b7c sóng dài, n#ng l%ng
thp, thì m2c dù ta có chi*u v7i cDng !0 l7n bao nhiêu !i nEa thì
ph&n ng quang hoá cFng không x&y ra. Chính vì v9y, các loi !èn
có bc x sóng ng<n nh !èn halozen, !èn siêu cao áp thu/ ngân,
!èn hI quang, !èn xenon và !2c biJt là chi*u x m2t trDi thDng
!%c s d"ng làm nguIn cho các ph&n ng quang hoá.
Hình 2: Ánh sáng b#$c sóng, t'n s( và n+ng l#-ng.
Phn I. Chng 1. Photo polyme


3
B
1ng 1: M(i t#3ng quan gi5a b#$c sóng và n+ng l#-ng
N+ng l#-ng
B#$c
sóng
M'u
eV erg.10
-12
kcal (1mol photon)
300 T> ngoi 4,13 6,60 95,0
360 3,44 5,51 79,6
395 3,15 4,97 71,8
455 Tím 2,75 4,32 62,3
490 Xanh 2,53 4,01 57,8
575 LHc 2,15 3,42 49,3
590 Vàng 2,10 3,33 48,0
650 Da cam 1,90 3,02 43,6
750 J 1,65 2,62 37,8
900 HKng ngoi 1,39 2,20 31,8
Theo !Mnh lu9t !ng l%ng quang (Law of Photochemical
equivalent), n#ng l%ng quang !%c tính bSi phng trình PLANK:
 = h = hc/ (1)
V !ây  là n#ng l%ng quang, !n vM !o là erg, h là hWng sX Plank
có giá tri là: 6,625 x 10
-27
erg.sec,  là t^n sX !n vM !o là sec
-1
,

b7c sóng  có !n vM !o là cm, c là tXc !0 ánh sáng trong chân
không, c = 2,998 x10
10
cm.sec
-1
. Ta bibu thc 1 ta có thb tính !%c
n#ng l%ng c6a ánh sáng có b7c sóng khác nhau. Ví d", ánh sáng
t ngoi có b7c sóng là 400 nm (4.10
-5
cm) n#ng l%ng c6a photon
t ngoi !%c tính :
 = erg
12-
5-
1027
4,965.10
10
4.
2,998.10x10.6,625
=
Trong ph&n ng hoá hdc, n#ng l%ng thDng !%c tính theo !n
vM mol (phân t gam). Vì v9y 1 mol quang t có n#ng l%ng là E
(!n vM erg), !%c tính theo công thc sau :
E = N. (2)
Trong !ó N là sX Avogadro, !ây là sX phân t có trong 1 mol h%p
cht hoá hdc, có giá trM là 6,025x10
23
. N#ng l%ng 1 mol quang t
!%c gdi là 1 Einstein. N*u tính theo công thc 2, thì n# ng l% ng 1
mol quang t có b7c sóng 400 nm !%c tính nh sau:

E = 6,025x10
23
x 4,965x10
-12
=2,992x10
12
erg
N*u chuybn !fi giá trM này sang !n vM !o calory, v7i 1 calory
Nguyn c Ngha
4
bWng 4,183x10
7
erg, thì n#ng l%ng 1 mol quang t sg là :
E = 2,992x10
12
/ 4,183x10
7
=71.520 calo = 71,52 kcal
N#ng l%ng quang còn có !n vM !o khác là !iJn t Vôn
(Electron Volt eV). in vM eV là n#ng l%ng c^n thi*t !b chuybn
dMch 1 !iJn t S giEa hai !ibm có hiJu !iJn th* là 1Vôn, tng
!ng v7i n#ng l%ng 1,602x10
-12
erg. N*u tính n#ng l%ng c6a ánh
sáng S b7c sóng 400nm theo !n vM eV sg có:
 = 4,965x10
-12
/1,602x10
-12
=3,099 eV

Sóng ánh sáng còn có !n vM !o là sX sóng, ký hiJu là  (Wave
number), có !n vM !o là cm
-1
và !%c tính :
 =1/
Nh v9y, S b7c sóng 400nm thì sX sóng sg là:
 =1/4x10
-5
=25.000 cm
-1

B1ng 2: B1 ng chL rõ t#3ng quan gi5a các hN Oo n+ng l#-ng

cm
-1
erg/mol kcal/mol eV
cm
-1

1 1,196x10
5
2,8584x10
-3
1,2395x10
-4

erg/mol
8,36x10
-9
1 2,39x10

-11
1,0363x10
-12
kcal/mol
349,85 4,184x10
10
1 4,3365x10
-2
eV
8067,49 9,64887x10
11
23,060 1
1.2. Tính cht quang hc trong phân t hu c
1.2.1. Kích hot quang và gin  Jablonsky
Nguyên t là thành ph^n nhm nht cu to nên v9t cht. Phân t
!%c to thành ta các nguyên t, trong phân t, các nguyên t k*t
h%p ch2t chg v7i nhau bSi các liên k*t hoá hdc. Phân t là th c#n
b&n to thành v9t cht. Quá trình quang hoá ch: x&y ra S các nguyên
t ho2c phân t. ió là quá trình quang sau khi phân t ho2c nguyên
t hp th" n#ng l%ng quang và bi*n !fi trng thái.
Thông thDng m0t phân t tIn ti S ba trng thái n#ng l%ng, !ó
là n#ng l%ng quay, n#ng l%ng dMch chuybn phân t và n#ng l%ng
!iJn t. Khi hp th" n#ng l%ng quang, n#ng l%ng quay, n#ng
l%ng dMch chuybn t#ng lên, nhng không l7n, ch: có n#ng l%ng
!iJn t bi*n !fi nhiou nht. Khi !ó, !iJn t !ang S trng thái c b&n
Phn I. Chng 1. Photo polyme

5
dMch chuybn lên qup !o S trng thái n#ng l%ng cao hn, !Ing thDi
mXi liên k*t giEa các nguyên t trong phân t sg bM phân ly và ph&n

ng quang hoá dA x&y ra. Quá trình chuybn dMch !iJn t x&y ra ta
trng thái c b&n (Ground state) lên trng thái kích hot (Excited
State). Trong trng thái kích hot bao gIm trng thái kích hot !n,
b9c nht (Excited Singlet) và trng thái kích hot b9c ba (Excited
Triplet). V trng thái Excited singlet, hai !iJn t có qup !o !Xi l9p
song song (), S trng thái qup !o Excited triplet, !ôi !iJn t có
qup !o song song (). ThDi gian sXng c6a phân t S trng thái
kích hot singlet kho&ng 10
-9
- 10
-8
giây. ThDi gian sXng c6a phân t
S trng thái kích hot Triplet dài hn, kho&ng10
-3
giây. Vì v9y ph&n
ng quang hoá thDng x&y ra S trng thái kích hot Triplet.
Hình 3: Gi1n OK Jablonsky biRu hiNn quan trSng nhTt trong quá trình
vUt lý quang hSc.
Quá trình chuybn hoá n#ng l%ng trong phân t S trng thái kích
hot !%c thrc hiJn thông qua các b7c và d7i hình thc:
! Hp th" quang (Photon absorption ABS )
! HIi ph"c dao !0ng (Vibrational Relaxation :VR
1
)
! Chuybn n0i phân t (Internal Conversion IC)
! Phát huwnh quang (Fluoresense F)
Nguyn c Ngha
6
! Truyon xuyên nhau trong hJ (Interssysstem Crossing ISC)
! Phát lân quang (Phosphoresence P)

Quá trình này !%c bibu diAn qua gi&n !I Jablonsky, nh hình 3
ThDi gian sXng c6a các trng thái kích hot rt khác nhau. ThDi
gian sXng c6a ta ng trng thái kích hot !%c trình bày trong b&ng 3.
B1ng 3: Các trng thái kích hot và thi gian s(ng trong quá trình
quang vUt lý
Step Process Lifetime
1. Excitation
S
0
+ h  S
1
10
-13

2. Internal conversion (IC)
S
1
 S
1
+ 
10
-11
- 10
-14

3. Fluorescent emission (F)
S
1
 S
0

+ h
F
10
-6
– 10
-11

4. Intersystem crossing (ISC)
S
1
 T + 
10
-8
– 10
-11

5. Internal conversion (IC)
T
1
 T
1
+ 
10
-11
_ 10
-14

6. Phosphorescent emission (P)
T
1

 S
0
+ h
p
10
2
_ 10
-3

1.2.2. Quá trình chuy"n d$ch i%n t& trong phân t& - nguyên lý
Frank-Condom
Nh trên ta !ã bi*t, sau khi hp th" ánh sáng, !iJn t di !0ng,
n#ng l%ng dao !0ng gia t#ng. Xét trDng h%p !n gi&n nht, !Xi
v7i m0t phân t có hai nguyên t. Th* n#ng c6a nó ph" thu0c vào
kho&ng cách giEa hai ht nhân, nh hình 4.
Hình 4: CTu to c`a phân t> hai nguyên t>.
Phn I. Chng 1. Photo polyme

7
Trong !iou kiJn bình thDng, hai nguyên t ti*p c9n nhau,
kho&ng cách giEa hai ht nhân là r
0
, khi !ó th* n# ng là nhm nht
và hai nguyên t có chung qup !o, lúc này liên k*t là bon nht.
Khi h p th" n#ng l%ng ánh sáng, phân t chuybn sang trng thái
kích hot. Kho&ng cách giEa hai h t nhân t# ng lên, hai nguyên t
cách xa nhau, dao !0ng t#ng lên và hai nguyên t dA bM phân
tách.
Nh trên hình 4, phân t S trng thái c b&n, n#ng l%ng là
ES

0
. Lúc này 2 nguyên t trong phân t có kho&ng cách là rb,
nh9n n#ng l%ng quang hot là Eb nguyên t trS nên trng thái
kích hot, nh !Dng chm ( 1) trong s !I hình 5. N*u n#ng
l%ng Eb

v%t quá mc n#ng l%ng t7i hn crc !i ES
1
thì hai
nguyên t phân ly. Trong trDng h%p th* n#ng S mc thp hn,
Ea, hai ht nhân nguyên t có kho&ng cách là ra. Khi nh9n n#ng
l%ng bc x là Ea, nhng n#ng l%ng này nhm hn mc n#ng
l%ng dao !0ng liên k*t crc !i ES
1
vì v9y ph&n ng quang hoá
không x&y ra. Khi !ó !iJn t trS vo trng thái c b&n ban !^u,
gi&i phóng n#ng l%ng qua quá trình phát huwnh quang ho2c
nhiJt.

Hình 5: Gi1n OK chuyRn hoá n+ng l#-ng trong phân t>
theo nguyên lý Frank-Condon.
Nguyn c Ngha
8
Hình 6: Quá trình hTp thH ánh sáng và tet trong phân t> h5u c3 liên h-p
1/HTp thH quang (a) ChuyRn dgch OiNn t> (b) Truyhn n+ng
l#-ng (phát quang) vh trng thái ban O'u (d)
1/HTp thH quang (a) ChuyRn dgch OiNn t> (c) Tác Oing môi
tr#ng (e) Ph1n ng quang hoá (f)
1.3. nh lu t quang hoá
1.3.1. 0$nh lu1t quang hoá và hi%u su2t l34ng t&

Quá trình quang hoá trong các ch2t tuân th5 $nh lu1t sau:
a) Ph&n ng quang hoá ch: x&y ra khi phân t hp th" ánh sáng có
n#ng l%ng c6a photon !6 l7n
b) MBi phân t ho2c nguyên t ch: hp th" 1 photon l%ng t và
ch: phân t ho2c nguyên t !ó trS thành trng thái kích hot.
c) Sr phân bX S trng thái kích hot Excited Singlet state hay
Triplet state c6a phân t ho2c nguyên t sau khi hp th" photon
l%ng t có m0t xác sut nht !Mnh.
d) ThDi gian sXng S trng thái kích hot S
1
là ng<n nht kho&ng
10
-10
-10
-7
giây. ThDi gian sXng S trng thái T
1
là rt dài, !*n 10
-3

có trDng h%p !*n hàng giây. Vì v9y, ph&n ng quang hoá !i
b0 ph9n ch: x&y ra S trng thái kích hot Triplet.
Hi%u su2t l34ng t& (Quantum yield ) :
HiJu sut l%ng t là !i l%ng cho bi*t hiJu qu& c6a quá trình
Phn I. Chng 1. Photo polyme

9
quang hoá. Nó !%c tính bSi t/ sX giEa sX phân t trong hJ chi*u x
tham gia ph&n ng (No. of molecules reacting in a particular
process) và sX l%ng photon hp th" trong hJ (No. of quanta

absorbed by the system in unit time) theo công thc sau :
 =
unit timeinsystem by the absorbed quanta ofNo.
process particular ainreacting molecules ofNo.
HiJu sut l%ng t là giá trM quan trdng !b xác !Mnh c ch* ph&n ng
và l0 trình ph&n ng quang hoá:
N*u  = 1, tt c& photon l%ng t hp th" !ou tham gia ph&n ng.
N*u  > 1, ph&n ng dây chuyon x&y ra.
N*u  < 1, ch: m0t ph^n photon l%ng t tham gia ph&n ng.
1.3.2. Các hình th:c phát quang và phn :ng quang hoá
a) Phát hunh quang (Fluorescence)
Trong quá trình ph&n ng quang hoá x& y ra sau khi phân t hp
th" photon l%ng t, bao gIm giai !on chuybn vM !iJn t ta trng
thái c b&n lên trng thái hot hoá singlet S1. ii b0 ph9n nhEng
phân t hot hoá này gi&i phóng n#ng l%ng và !iJn t trS vo trng
thái ban !^u. Tuy nhiên, tuw theo cu to c6a phân t và !iou kiJn
c6a ph&n ng, thDi gian tI n ti S trng thái kích hot S1 có thb dài
h n. V trng thái kích hot singlet, phân t có thb tham gia ph&n
ng quang hoá ho2c trS vo trng thái c b&n khi !ã truyon n#ng
l%ng quang cho phân t khác, to thành h%p cht trung gian nh
Hình 7: Quá trình phát huknh quang trong phân t> h5u c3.
Nguyn c Ngha
10
radical, ion tr do hay phát huwnh quang (Fluorescence). Quá trình
truyon n#ng l%ng theo S
0
S
1
, S
0

S
2
ho2c chuybn T
1
T
2
dA x&y
ra hn so v7i quá trình truyon n#ng l%ng ta ST ho2c T S vì
hai quá trình sau có thay !fi spin !iJn t. Quá trình quay trS li
trng thái c b&n c6a !iJn t ta singlet và phát huwnh quang
(Fluorescence), nh hình 7.
b) Phát lân quang (Phosphorescence)
iây là quá trình truyon n#ng l%ng ta Singlet sang Triplet. V
trng thái triplet thDi gian sXng lâu hn. Phân t dA tham gia ph&n
ng quang hoá ho2c phát lân quang trS vo trng thái c b&n ban !^u.
Nh hình 8.

Hình 8 : Quá trình phát lân quang trong phân t> h5u c3.
ThDi gian sXng c6a fluorenscence rt ng<n, ch: kho&ng µsec –
nsec. ThDi gian sXng c6a phosphorenscence dài hn, kho&ng sec-
µsec, nh hình 9.

Hình 9: Thi gian s(ng c` a fluorescence và phosphorescence.
Phn I. Chng 1. Photo polyme

11
2. Các ph%n &ng quang hoá trong photopolyme
2.1. Trùng hp quang
2.1.1. Ch2t kh;i mào quang
Các monome hJ vinyl có kh& n#ng trùng h%p quang khi các bc

x ánh sáng có b7c sóng thích h%p. Trong trDng h%p có s d"ng
cht khi mào quang (photoinitiator: PI), ph&n ng trùng h%p quang
x&y ra theo c ch* sau:
ChÊt kh¬i mo quang (PI)
Al
hv
Al
monomer (M)
hoÆc polymer (P)
Sù polyme ho¸
(sù t¹o liªn kÕt ngang)
C¸c chÊt nh¹y quang (PS)
(PS)*
hv
(PS)*
PI, M, hoÆc P
Al
(PS)
0
(Al: gXc tr do, axÝt, cation, anion)
2.1.2. Quá trình kh;i mào quang
(1) Sr v• m&nh quang trrc ti*p;
(Pl)
0
hv
(PI)* gèc tù do, axÝt Lewis
liªn kÕt
sù c¾t m¹ch
Azo: R N N R
hv

R
N
2
Peroxide: R O O R
hv
R, RO, ROO, O
2
• – Sr phân tách c6a các d‚n xut benzoin (kibu Norrish I)


CCH
OOH
benzoin
CCH
OOH




C
O
CH
OR
hv
benzoin alkyl ether

•, • – dialkoxyacetophenone (kibu Norrish II)
Nguyn c Ngha
12
C CH(OR)

2
O
C
OH
CH OR
O CH R'
hv


2.1.3. S= chuy"n r>i electron liên h4p
Sr chuybn rDi c6a hJ c&m quang benzophenone (BP) + HJ thXng
tert – amine
(MeNCH
2
CH
2
OH) x&y ra theo c ch* sau:
BP (BP)*
(BP)*
isc
hv
S
0
S
1
T
1
NR
3
CO



)*
(
2
chuyÓn rêi e
-
CO NCHR'
H
RR
2
exciplex
COH
R' CH NR
2
2
C¸c hîp chÊt carbonyl vßng th¬m PS

2.1.4. S= phân tách hydro (hydrogen abstraction)
iây là quá trình thu nh9n hydro ta phân t khác trong hJ ph&n
ng. C ch* c6a quá trình này nh sau:

(PS)
0
(PS)*
hv
(PS)*
SH H (PS)
S
SH: H-donor ho¹t ®éng

BP, anthraquinones 2 - t - Bu - AQ, 2 - Cl - AQ
SH: ether (THF), amine, alcohol, thiol
BP / hÖ thèng alcohol
CO
CO* (T
1
)
hv




2
2
2
2
CO*
Me
2
CH OH
COH
Me
2
CH OH
Sù khö quang

Phn I. Chng 1. Photo polyme

13
M0t thí d" !ibn hình c6a c ch* quang hoá dng này là c6a hãng

W. R. Grace Co: v7i hJ thol / ene, hJ thXng c&m quang này có kh&
n#ng !óng r<n quang (photocurable) có hiJu n#ng cao ngay c& trong
môi trDng O
2
.
(PS)* R SH
H (PS)
RS
CH
2
CHR'
RSCH
2
CH R'
RSCH
2
CH R'
RS
RSH
RS
2.1.5. S= chuy"n r>i nAng l34ng
M0t c ch* khác c6a quá trình quang hoá là sr chuybn rDi n#ng
l%ng dng cho, nh9n: PS & PI. Quá trình chuybn rDi n#ng l%ng
này ph" thu0c vào hWng sX tXc !0 nhy quang, nh b&ng 4:
(PS)* (Pl)
0
(Pl)* (PS)
0
(Pl)*
(Pl)

Pl : BPO : QSC
donor
acceptor
B1ng 4: Hlng s( t( c Oi nhy quang c`a MMA bni các chTt kh3i mào
quang carbonyl có cTu trúc vòng th3m.
Nguyn c Ngha
14
M0t ví d" !ibn hình là c ch* ph&n ng quang c6a DMPA•, •’ -
dimethoxy - • - phenyalacephenone (DMPA) và benzyl dimethyl
ketal.
1
(DMPA)
hv
1
(DMPA)*
3
(DMPA)*
isc
CO
750ns
C
OCH
3
OCH
3
MDB
17
C
OCH
3

OCH
3
CH
3



µ
s
2.2. Trùng hp quang cation (Cationic Photopolymerization)
Các h%p cht có cu trúc vòng, ete, vinyl ete, ortho este, vòng
sulfide !ou có kh& n#ng trùng h%p cation. Ph&n ng trùng h%p
quang cation ti*n hành theo c ch* bSi nhEng cht khi mào quang
cation sau:
2.2.1. Các ch2t kh;i mào cation:
a) Các mui onium
Ar
m
Z+MX
n
-
Z = l, N
2
, S, Se
Ar
3
S
+
MX
n

-
hv
Ar
2
SHMX
n
others
Axit Lewis : (MX
n-1
): BF
3
, PF
5
, SbF
5
, SnCl
4
, FeCl
3
,
b) Các mui aryl diazonium
N
2
+
MX
n
-
R
hv
Ar X

MX
n-1
N
2
hv
ex, ArN
2
SbF
6
ArF
SbF
5
N
2
c) Các mui diaryl Iodonium
Ar
2
l
+
MX
n
-
hv
SH
Arl
Ar
-
SHMX
n
SH: Trong dung môi H-donor

Axit Lewis :HMX
n
: HBF
4
, HPF
6
, HSbF
6
, HAsF
6
, HOSO
2
CF
3
Phn I. Chng 1. Photo polyme

15
2.2.2. C; chF c5a quá trình trùng h4p cation:
i) Quá trình kích ho"t quang:
Ar
2
l
+
MX
n
-
[Ar
2
l
+

MX
n
-
]*

ii) Chia tách liên k$t C-I:
[Ar
2
l
+
MX
n
-
]*
Arl
+
.
Ar
MX
n
-
iii) T%&ng tác dung môi:
Arl
+
.
SH
Arl
+
H
S

iv) M*t proton:
Arl
+
H
Ar l
H
+
2.3. S- t.o c/u liên k2t ngang quang (Photocrosslinking)
NhEng h%p cht trong phân t có cu trúc nh maleimide,
chalcone, coumarine, cinnamoyl, acetylene, thyine… khi có tác
d"ng ánh sáng t ngoi dA dàng to h%p cht dime. Tiêu bibu nh
nhEng cht sau:
2.3.1. Dime tI axit cinnamic
Khi cho cht cinnamoyl clorit tác d"ng v7i polyvinylalcol, ta
nh9n !%c polyvinylcinnamat. Polyvinylcinnamat khi có tác d"ng
c6a ánh sáng t ngoi, liên k*t !ôi trong phân t ph&n ng v7i nhau
to thành h%p cht dime. L%i d"ng tính cht này, hãng Kodak !ã ch*
to thành công photoresist mang tên Kodak Photoresist (KPR:
1954). ib t#ng !0 nhy sáng c6a cht photoresist này, ngDi ta cho
thêm cht t#ng nhy quang (Photosensitivity) nh các cht: 5 –
nitroacenaphthene, p, p’ – tetramethylamino – benzophenone. Khi
có các cht t#ng nhy quang, !0 nhy sáng c6a photoresist t#ng lên
100-500 l^n. Quá trình quang c^u c6a Polyvinylcinnamat x&y ra
theo c ch* sau: