Relatore:
Prof. Tullio Scopigno
Candidato:
Luca Mancino

Transizione vetrosa e ultrastabilità

Dinamica vibrazionale di indometacina amorfa risolta
in tempo

Analisi delle misure e risultati sperimentali ottenuti
Il materiale preso in esame è l’Indometacina:
o Farmaco antipiretico e antiflogistico
appartenente alla categoria FANS
o Efficacia del farmaco diminuita allo stato
cristallino anche a causa di scarsa solubilità
Lo stato amorfo perde periodicità dal punto di vista
topologico.
Un vetro è un amorfo che esibisce una transizione
vetrosa
Volume
  2G 
C p  T  2 
 T  P
vetro
Tg2
liquido
sottoraffreddato
Tg1
Temperatura
 G 
V 

 P T
TM
La preparazione di vetri mediante deposizione fisica da fase vapore rende possibile
la produzione di vetri ultrastabili
La stabilità di un vetro depositato si determina mediante Tonset
Calore Specifico
Per determinare Tonset si utilizza la DSC (Differential Scanning Calorimetry)
TOnset
Temperatura
A maggiore Tonset corrisponde maggiore stabilità dei campioni di vetro prodotti.
A fissato rate di deposizione, il parametro chiave che determina la stabilità è la
temperatura di substrato.
campioni ultrastabili
Sono stati studiati campioni di IMC
prodotti mediante PVD alle seguenti
temperature di substrato:
190
230
247
266
285
K
K
K
K
K
 Nei vetri si può estendere la descrizione della dinamica vibrazionale in termini di
fononi per eccitazioni vibrazionali a piccolo Q.
N
 VARIABILE DINAMICA
 (r , t )    r  R l (t ))
l 1
 FUNZIONE INTERMEDIA DI SCATTERING
F (Q, t )   (Q, t ) * (Q,0) 

 FATTORE DI STRUTTURA DINAMICO
S (Q,     eit   e iQR l eiQR l  dt
'

l ,l '
 BLS e IXS: permettono di indagare S(Q,w)
 BPA: tecnica atta a caratterizzare la dinamica vibrazionale di film di vetro nel tempo
RIFLETTIVITA’ OTTICA RELATIVA
R RPumpOn  RPumpOff

R
RPumpOff
SCATTERING BRILLOUIN STIMOLATO
  vQ 
4v

n 2  sin 2 
PERIODO OSCILLAZIONI RIFLETTIVITA’
T
 probe
2v n 2  sin 2 
f(t)  exp(  Γπt)sin(t ) (tmax  t ) t)

FT ( f )(  
exp(  Γπt)sin(ω0t)exp(  it)(t max  t)(t)dt

 
 La funzione utilizzata per effettuare il fit in frequenza è:
FT ( f )(    
e
(  i   )t ma x
 i   sin tmax   cos  tmax   
 i   2  
2
 Posizione picco = frequenza
oscillazioni
 FHWM = attenuazione
oscillazioni
  vQ 
4v

n 2  sin 2 
 sono stati ricavati gli andamenti degli indici di
rifrazione mediante ellissometria
Campioni ultrastabili
 Esiste una correlazione tra la velocità del suono e la TOnset
 E’ stato possibile determinare l’andamento dell’attenuazione acustica in funzione
della frequenza
Calore Specifico
 E’ possibile trasformare un campione di IMC prodotto con PVD in vetro ordinario
mediante annealing
Tg
TOnset
Temperatura
 Collasso dispersioni della pulsazione
in funzione di Q per vari campioni
 Dopo l’annealing si è rivalutato l’andamento dell’attenuazione in funzione della
frequenza
 Determinazione proprietà acustiche:
velocità del suono e attenuazione acustica
in funzione di pulsazione e frequenza.
 Esistenza di correlazione tra velocità del
suono: a maggiore velocità del suono
corrisponde maggiore stabilità, parametro
dipendente dalla temperatura del substrato.
 Confronto Pre-Post Annealing: la PVD
consente di produrre vetri di incredibile
stabilità termodinamica. Alta stabilità =
bassa attenuazione acustica.
 Per migliorare caratterizzazione,
eliminazione dipendenza di n della
velocità del suono mediante nuove
geometrie di scattering.
 APPLICAZIONI: le proprietà acustiche
presentano correlazioni con molte proprietà
dei vetri. Raggiungimento ultrastabilità e
produzione vetri amorfi che non vanno incontro a cristallizzazione.