Micropatterning of poly(p‐phenylene vinylene) by femtosecond laser induced forward transfer

Abstract

Conjugated polymers are important materials for optical applications, among which poly(p‐phenylene vinylene) (PPV) has a major role due to its applicability in sensors, organic light‐emitting diodes and large area displays. Despite advances on the synthesis of PPV‐based polymers and the improvements of their properties, its printing process, in particular involving the solid phase, remains unsuitable for the development of electro‐optical microcircuits. This paper demonstrates the printing of PPV from the solid phase in 2D micropatterns. Such an achievement was performed using laser induced forward transfer with femtosecond pulses, which allows area‐selective deposition within reduced scales as thin as ca 100 nm and 5 µm wide. Raman, fluorescence and electrochemical impedance spectroscopies confirm that the printed PPV micropatterns have the same structure, emission spectrum and conductivity as the target material, revealing the conservation of their original properties even after laser irradiation. The printing process was carried out using PPV films, overcoming the insolubility issue of this material. The optical and electrical characterization of the transferred PPV demonstrates the potential of this method for the patterning of electro‐optical microdevices, since luminescence and electrical conductivity were preserved. © 2018 Society of Chemical Industry

Processamento de Materiais Poliméricos com Laser de Pulsos Ultracurtos

“…A técnica vem se mostrando adequada para a deposição de materiais mais sensíveis à temperatura, como polímeros, sem alteração de suas propriedades estruturais originais. A Figura 13.7(a) apresenta uma ilustração do aparato experimental utilizado para a produção de estruturas de PPV (poli p-fenileno vinileno), 32 na qual os componentes são alinhados verticalmente de forma a direcionar a irradiação posterior do substrato doador em direção ao receptor (lâmina de vidro convencional), colocada em contato com o filme de PPV. A deposição foi realizada em um sistema de laser Ti:safira que fornece pulsos de 50 fs, centrado em 800 nm, operando com taxa de repetição de 5 MHz, utilizando uma energia de 10 nJ e velocidade de varredura de 100 μm/s.…”

“…A deposição foi realizada em um sistema de laser Ti:safira que fornece pulsos de 50 fs, centrado em 800 nm, operando com taxa de repetição de 5 MHz, utilizando uma energia de 10 nJ e velocidade de varredura de 100 μm/s. 32 As microestruturas de PPV foram depositadas em eletrodos de ouro, como ilustrado na Figura 13.7(b), com resolução lateral da ordem de 5,0 μm e espessura da ordem de 100 nm verificado por AFM (Figura 13.7(d)), sem perda ou dano de sua estrutura e propriedades originais, conforme confirmado por Raman, espectroscopia de fluorescência e impedância elétrica, esta com condutividade de aproximadamente 40 pSm −1.32 Como observado na Figura 13.7(c), na imagem de microscopia óptica, a deposição contínua de linhas com ausência de deposição de material nas bordas, sem depressões centrais, revela a viabilidade do procedimento para impressão com qualidade ótica adequada para aplicações em microdispositivos eletroluminescentes. 32 Figura 13.7 -(a) Aparato experimental do processamento LIFT utilizado para estruturas de PPV; (b) Representação ilustrativa de linhas de PPV depositadas em um eletrodo de ouro; (c) Imagem de microscopia ótica de microestruturas de PPV depositadas por LIFT utilizando energia de pulso de 20 nJ; e (d) Imagem de AFM de uma microestrutura depositada por LIFT utilizando energia de pulso de 20 nJ.…”

“…Figuras adaptadas/reimpressas com a autorização da referência. 32 Vale destacar aqui o uso de laser de pulsos de femtossegundos no processo LIFT (fs-LIFT), que oferece vantagens em termos de menor tamanho de deposição e material intacto, devido aos efeitos térmicos reduzidos e ao dano colateral minimizado resultante da interação não linear luz-matéria. Filmes compostos à base de fibroína da seda e óxido de grafeno/óxido de grafeno reduzido (fibroína GO/rGO) foram usados para fabricação de microestruturas depositadas em substratos de vidro utilizando o processamento fs-LIFT.…”