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Investigation of a roll-to-roll nanoimprinting process utilizing inkjet based resist depositionKincaid, Matthew Michael 08 February 2012 (has links)
A high-speed, large-area technique capable of nanopatterning flexible substrates is highly desirable in several applications such as; 1) thin film photovoltaics (TFPV's), 2) flexible electronics, 3) optoelectronics, 4) energy storage devices and 5) biological applications. Flexible substrates are attractive as they can be lower in cost than traditional substrates, and provide the ability to perform continuous processing both of which are valuable for cost sensitive applications such as TFPVs. Also, flexible substrates can conform to non-planar surfaces and therefore provide versatility in applications such as wearable electronics and biomedical devices. In this thesis, a patterning approach known as Jet and Flash Imprint Lithography (J-FIL) is explored for flexible substrates. J-FIL uses inkjets to deposit low-viscosity UV curable polymer materials (resists) that are molded by a template at room temperature and low pressures prior to UV cross-linking. There are inherent advantages to the J-FIL process that lends itself to patterning flexible substrates. The room temperature and low pressure process makes it more compatible with flexible substrates which tend to become dimensionally unstable at elevated temperatures and pressure. The extension of J-FIL to flexible substrates involves the following key challenges: (i) Understanding the level of precision required in roll-to-roll machine systems to ensure that these systems can facilitate imprint and separation of nano-scale features; (ii) The substrate surface should be controlled to initiate and maintain proper interface with the template and avoid formation of bubbles; (iii) The tension in the film should be controlled to ensure that the discrete resist drops are coerced to form a uniform contiguous residual film underneath the patterns; (iv) The fluid filling time - that is representative of the process throughput - should be low; and (v) After UV curing and separation, the nanoscale patterns should not be deformed or damaged. The above challenges were addressed by developing a roll-to-roll test bed to imprint flexible polycarbonate films using the J-FIL process. The test bed has the capability of controllably varying a number of web tension parameters as well as process variables in order to calibrate machine precision and establish control schemes for a robust process. Process metrics such as RLT uniformity, target RLT accuracy, feature filling and feature distortion were measured and quantified. A design of experiments was performed on the test bed for the purposes tuning the process variables as well as developing a model of process performance, with respect to critical process parameters. A two-level design, with three input variables, is utilized in this experimental process. The process yielded blank imprints with mean thickness of 70.5 nm, and a standard deviation of 3.9 nm. The sensitivity of the mean thickness and uniformity to process variables were quantified. The best performing set of input parameters were then used during patterned imprints, to determine if any pattern filling issues or pattern deformation would take place. The patterned imprints, made up of an array of hexagonal pillars (125nm tall, by 240 nm wide, by 450 nm pitch) showed no sign of fluid filling voids, or deformation due to separation. Given this result, the feasibility of implementing J-FIL on a roll-to-roll prototype system was established. A proposed next generation flexible substrate J-FIL tool is presented, along with the expected challenges associated with metrology and dynamic noise. Future work entails the design and qualification of a full scale roll-based imprint tool, capable of meeting throughput metrics established for industrial applications. / text
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Desenvolvimento e fabricação de protótipo de impressão roll-to-roll para estudos de produção em série de dispositivos orgânicos / Development and fabrication of roll-to-roll prototype for series production study of organic devicesCagnani, Leonardo Dias 21 February 2013 (has links)
Para que a tecnologia de eletrônica orgânica alcance todo o seu potencial é primordial que o processo de fabricação seja rápido e barato, e uma das maneiras de alcançar isto é com a utilização de processos gráficos especialmente adaptados para a produção de eletrônica, processo esse conhecido por roll-to-roll. Uma grande carência mundial se encontra em equipamentos de produção roll-to-roll de porte laboratorial, que possam ser utilizados para estudos de construção dos dispositivos e, mais importante, a transferência das tecnologias desenvolvidas em laboratório para processos que possam ser facilmente expandidos para a indústria. Neste sentido, durante este trabalho foi desenvolvido um sistema roll-to-roll compacto para produção e estudo de dispositivos orgânicos que apresenta as técnicas de deposição por rotogravura, wire-bar e knife-over-edge comutáveis, sendo empregada uma técnica por vez. O equipamento foi projetado e fabricado de forma a permitir a maior quantidade possível de ajustes das variáveis, com um pequeno consumo de material polimérico e de substrato. Além disto, desenvolveu-se um software de controle operado empregando-se o programa LabVIEW para regulagem da temperatura de secagem, velocidades do substrato e impressão. Como primeiro dispositivo fabricado optou-se por células eletroquímicas emissoras de luz (PLEC) por estas apresentarem baixa tensão de operação e uma baixa influência da espessura e dos eletrodos em suas propriedades optoeletrônicas. Desta forma, foi produzido um dispositivo luminescente sobre papel alumínio, flexível, de baixo custo, sem ITO e todo fabricado no equipamento roll-to-roll aqui desenvolvido. Além disto, o processo foi projetado para ser executado no ambiente, isto é, sem etapas que necessitem vácuo ou atmosfera controlada. Estes dispositivos comprovaram a aplicabilidade do sistema desenvolvido para a produção e desenvolvimento da eletrônica orgânica em laboratório visando a produção industrial final. / To develop the entire potential of Organic Electronic (OE) industry, it is necessary to generate processing methods that include high speed production at low cost. One technique that is emerging as very promising is that known as roll-to-roll. Despite the existence of several roll-to-roll machinery in the market, a small prototype that can be used in laboratories certainly will be very useful for research and as first experiments for production. In this work, we developed a compact roll-to-roll system devoted specifically to the production of printable electronic devices. In particular, this machine disposes deposition techniques as rotogravure, wire-bar and knife-over-edge. It is a versatile machine, which allows the operation of several technical parameters, using a relatively low amount of polymer material and substrate. In addition, we developed a numerical control system that is operated by a computer trough a LabWIEW program. This regulates the drying temperature and the substrate speed, parameters of fundamental importance for a good printed product. As first test we opted for building a coated Light Emitting Electrochemical Cell (PLEC), which are optoelectronic devices that uses relatively low operation voltage and does not exhibit critical thickness dependence. We printed this low cost and flexible device onto aluminum paper, then avoiding any other process and the use of ITO. All the coating processing was carried out in environmental conditions, being not necessary vacuum or accurate control of atmosphere. This application gives a strong evidence that this compact roll-to-roll machine presents a good performance in the fabrication of organic optoelectronic devices, being adequate for research and as guide for industrial production.
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Desenvolvimento e fabricação de protótipo de impressão roll-to-roll para estudos de produção em série de dispositivos orgânicos / Development and fabrication of roll-to-roll prototype for series production study of organic devicesLeonardo Dias Cagnani 21 February 2013 (has links)
Para que a tecnologia de eletrônica orgânica alcance todo o seu potencial é primordial que o processo de fabricação seja rápido e barato, e uma das maneiras de alcançar isto é com a utilização de processos gráficos especialmente adaptados para a produção de eletrônica, processo esse conhecido por roll-to-roll. Uma grande carência mundial se encontra em equipamentos de produção roll-to-roll de porte laboratorial, que possam ser utilizados para estudos de construção dos dispositivos e, mais importante, a transferência das tecnologias desenvolvidas em laboratório para processos que possam ser facilmente expandidos para a indústria. Neste sentido, durante este trabalho foi desenvolvido um sistema roll-to-roll compacto para produção e estudo de dispositivos orgânicos que apresenta as técnicas de deposição por rotogravura, wire-bar e knife-over-edge comutáveis, sendo empregada uma técnica por vez. O equipamento foi projetado e fabricado de forma a permitir a maior quantidade possível de ajustes das variáveis, com um pequeno consumo de material polimérico e de substrato. Além disto, desenvolveu-se um software de controle operado empregando-se o programa LabVIEW para regulagem da temperatura de secagem, velocidades do substrato e impressão. Como primeiro dispositivo fabricado optou-se por células eletroquímicas emissoras de luz (PLEC) por estas apresentarem baixa tensão de operação e uma baixa influência da espessura e dos eletrodos em suas propriedades optoeletrônicas. Desta forma, foi produzido um dispositivo luminescente sobre papel alumínio, flexível, de baixo custo, sem ITO e todo fabricado no equipamento roll-to-roll aqui desenvolvido. Além disto, o processo foi projetado para ser executado no ambiente, isto é, sem etapas que necessitem vácuo ou atmosfera controlada. Estes dispositivos comprovaram a aplicabilidade do sistema desenvolvido para a produção e desenvolvimento da eletrônica orgânica em laboratório visando a produção industrial final. / To develop the entire potential of Organic Electronic (OE) industry, it is necessary to generate processing methods that include high speed production at low cost. One technique that is emerging as very promising is that known as roll-to-roll. Despite the existence of several roll-to-roll machinery in the market, a small prototype that can be used in laboratories certainly will be very useful for research and as first experiments for production. In this work, we developed a compact roll-to-roll system devoted specifically to the production of printable electronic devices. In particular, this machine disposes deposition techniques as rotogravure, wire-bar and knife-over-edge. It is a versatile machine, which allows the operation of several technical parameters, using a relatively low amount of polymer material and substrate. In addition, we developed a numerical control system that is operated by a computer trough a LabWIEW program. This regulates the drying temperature and the substrate speed, parameters of fundamental importance for a good printed product. As first test we opted for building a coated Light Emitting Electrochemical Cell (PLEC), which are optoelectronic devices that uses relatively low operation voltage and does not exhibit critical thickness dependence. We printed this low cost and flexible device onto aluminum paper, then avoiding any other process and the use of ITO. All the coating processing was carried out in environmental conditions, being not necessary vacuum or accurate control of atmosphere. This application gives a strong evidence that this compact roll-to-roll machine presents a good performance in the fabrication of organic optoelectronic devices, being adequate for research and as guide for industrial production.
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Application of repetitive control to the lateral motion in a roll-to-roll web systemJin, Zhao 04 April 2012 (has links)
In a roll-to-roll web system lateral motion of a web caused by disturbances, which are often periodic, results in poor product quality. To reduce the effect of such disturbances, two control strategies are applied. First, the internal model principle is used to reject a sinusoidal disturbance. Second, repetitive control theory is used to reject a general periodic disturbance. We provide the synthesis procedure for both strategies, and demonstrate its use in several simulation studies on a five-roller web system.
The simulation results show that the effect of disturbances, either sinusoidal or triangular, on lateral motion are significantly reduced with the internal model controller or the modified repetitive controller.
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Application of repetitive control to the lateral motion in a roll-to-roll web systemJin, Zhao 04 April 2012 (has links)
In a roll-to-roll web system lateral motion of a web caused by disturbances, which are often periodic, results in poor product quality. To reduce the effect of such disturbances, two control strategies are applied. First, the internal model principle is used to reject a sinusoidal disturbance. Second, repetitive control theory is used to reject a general periodic disturbance. We provide the synthesis procedure for both strategies, and demonstrate its use in several simulation studies on a five-roller web system.
The simulation results show that the effect of disturbances, either sinusoidal or triangular, on lateral motion are significantly reduced with the internal model controller or the modified repetitive controller.
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Roll-to-roll infrared and hot-air sintering of gravure-printed Ag layer based on in situ tension measuring and analysisPark, Janghoon, Kang, Hyi Jae, Gil, Hyogeun, Shina, Kee-Hyun, Kang, Hyunkyoo 30 March 2017 (has links) (PDF)
This study presents a method developed to achieve the roll-to-roll sintering of printed Ag patterns based on exposure to hot air, near-infrared, and mid-infrared sources. The sintering energy was quantified and evaluated based on theoretical and experimental calculations. Moreover, the effect of the sintering energy on the web tension was simultaneously considered. / Dieser Beitrag ist aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
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Fabricação de sistemas nanoestruturados de SiO2 pela técnica Roll-to-Roll e aplicações em fotônica / Production of nanostructured SiO2 systems by Roll-to-Roll technique and photonic applicationsCagnani, Giovana Rosso 17 August 2018 (has links)
Pesquisas de desenvolvimento na área de fotônica impressa vão desde sistemas óticos de reflexão e espalhamento de luz, até moduladores e dispositivos fotônicos na escala nanométrica. Para isso, os dispositivos fabricados utilizam das propriedades de estruturas capazes de controlar a emissão e propagação luminosa a níveis elevados de confinamento e guiamento. Estas estruturas são conhecidas como cristais fotônicos. No entanto, os cristais fotônicos encontram dificuldades de aplicação, pois são produzidos por métodos intermitentes e em pequena escala. Neste sentido, este estudo contribuiu para o desenvolvimento de um método de fabricação de cristais coloidais em larga escala. O processo consistiu em depositar nanoesferas de sílica com diferentes diâmetros e em diferentes substratos através da ferramenta wire-bar via processamento Roll-to-Roll. Para o desenvolvimento do trabalho as nanoesferas de sílica foram sintetizadas seguindo o método Stöber e caracterizadas quanto a distribuição dos diâmetros. As imagens das nanoesferas obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram analisadas pelo software ImageJ®, constatando-se a monodispersividade das esferas. Posteriormente, para a deposição das partículas sobre os substratos, os parâmetros de deposição foram ajustados a fim de produzir um filme monocamada de cristais coloidais em um arranjo hexagonal compacto. Desenvolvemos também uma equação que prediz a concentração ótima das suspensões coloidais, em função dos parâmetros de processamento e o ordenamento de rede, para produzir o filme monocamada. Assim, foram alcançadas estruturas organizadas que exibiram o efeito iridescente mediante a variação do ângulo da luz incidente. Diante das propriedades óticas e periodicidade da rede dos cristais coloidais, propusemos aplicações como adesivos reflexivos, camada anti-reflexo para células solares e superfícies melhoradas para amplificação do sinal SERS. As estruturas utilizadas em SERS apresentaram limite de detecção para a molécula de Rodamina 123 da ordem de 10-6 M. De maneira geral, este trabalho contribuiu para o desenvolvimento de um método de deposição de cristais coloidais em larga escala através do processamento Roll-to-Roll, que se mostrou bastante versátil, uma vez que permite a aplicação das estruturas fabricadas em diferentes áreas tecnológicas e fácil controle dos parâmetros de processamento. / Development research in printed photonics goes from optical systems of reflection and scattering of light, to modulators and photonic devices at the nanometer scale. For this, the devices manufactured use the properties of structures capable of controlling the emission and light propagation at high levels of confinement and guidance. These structures are known as photonic crystals. However, the photonic crystals find application difficulties because they are produced by intermittent and small scale methods. In this sense, this study contributed to the development of a large-scale method of manufacturing colloidal crystals. The process consisted in depositing silica nanospheres with different diameters and in different substrates through the wire-bar tool in Roll-to-Roll processing. For the development of this work the silica nanospheres were synthesized following the Stöber method and characterized by distribution of diameters. The images of nanospheres obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM) were analyzed by ImageJ® software, confirming the monodispersivity of the spheres. Subsequently, for the deposition of the particles on the substrates, the deposition parameters were adjusted to produce a monolayer film of colloidal crystals in a compact hexagonal arrangement. We have also developed an equation that predicts the optimal concentration of the colloidal suspensions, as a function of the processing parameters and the network ordering, to produce the monolayer film. Thus, organized structures were achieved which exhibited the iridescent effect by varying the angle of incident light. Considering the optical properties and periodicity of the colloidal crystals arrangement, we have proposed applications such as reflective adhesives, anti-reflective layer for solar cells and improved surfaces for amplification of SERS signal. The structures used in SERS showed limit of detection for Rhodamine 123 molecule in the order of 10-6 M. In general, this work contributed to the development of a large-scale method of deposition of colloidal crystals through Roll-to-Roll processing, which proved quite versatile, since it allows the application of of fabricated structures in different technological áreas and easy control of processing parametres. In general, the Roll-to-Roll method of colloidal crystals deposition proved to be quite versatile, since it allows the application of fabricated structures in different technological areas, easy control of processing parametres and large-scale production.
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Processamento roll-to-roll aplicado na fabricação de células eletroquímicas emissoras de luz totalmente impressas / Roll-to-roll processing applied to the production of fully printed light-emitting electrochemical cellsCagnani, Leonardo Dias 22 November 2018 (has links)
Dispositivos baseados em eletrônica orgânica já estão presentes há vários anos no mercado com displays de OLEDs com alta definição de cores e contraste. Atualmente, essas telas são fabricadas com o uso de pequenas moléculas orgânicas depositadas por técnicas de evaporação a vácuo. A possibilidade de deposição dos materiais poliméricos em solução traz vantagens de fabricação com relação a custos e a velocidade de processamento, além de maiores escalas dimensionais. No entanto, diversos entraves técnicos ainda precisam ser superados para garantir desempenho e estabilidade de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos. Neste sentido, este trabalho apresenta um equipamento de deposição roll-to-roll de proporções laboratoriais, com o intuito de servir de ponte entre o desenvolvimento acadêmico e as técnicas de produção industriais. Uma primeira versão do equipamento, já apresentado no trabalho de mestrado, foi agora modificado e atualizado com novas funcionalidades. Ele tornou-se mais completo e de operacionalidade mais eficiente, e foi utilizado para a deposição de várias camadas de dispositivos, incluindo a fabricação de eletrodos semitransparentes e da camada ativa de dispositivos luminescentes. Para solucionar as limitações do óxido de estanho e índio (principal condutor semitransparente atualmente) sobre substratos flexíveis, foi validado um eletrodo alternativo, através da síntese e aplicação de nanofios de prata e do polímero condutor PEDOT:PSS por diferentes técnicas de deposição. Também foi investigada a camada ativa de células eletroquímicas emissoras de luz (LEC), depositadas pela técnica slot-die, variando-se o polímero luminescente, de emissão azul, e o solvente utilizado. Por fim, foram fabricados dispositivos luminescentes do tipo LEC com diferentes arquiteturas e sobre diferentes substratos. O dispositivo final apresentado foi fabricado com eletrodos otimizados, depositados por spray com nanofios de prata e PEDOT:PSS, sendo os dois eletrodos semitransparentes. Com isso, obteve emissão em ambas as polaridades e em ambas as direções. / Devices based on organic electronics have been present for some years on the market with OLED displays with high color definition and contrast. Currently, these screens are manufactured using organic small molecules deposited by vacuum evaporation techniques. The possibility of deposition of polymeric materials in solution brings manufacturing advantages in terms of costs and processing speed, as well as larger dimensional scales. However, several technical barriers still need to be overcome to ensure performance and stability of organic electronic and optoelectronics devices. In this sense, this work presents roll-to-roll deposition equipment of laboratory proportions, in order to serve as a bridge between academic development and industrial production techniques. A first version of the equipment, already presented in the master\'s work, has now been modified and updated with new functionalities. It has become more complete and more operationally efficient, and has been used for the deposition of several layers of devices, including the manufacture of semitransparent electrodes and the active layer of luminescent devices. To solve the limitations of indium tin oxide (the main semitransparent conductor today) on flexible substrates, an alternative electrode was validated through the synthesis and application of silver nanowires and the PEDOT:PSS conductive polymer by different deposition techniques. It was also investigated the active layer of light-emitting electrochemical cells (LEC), deposited by the slot-die technique, varying the blue-emitting luminescent polymer and the solvent used. Finally, luminescent LEC devices were manufactured with different architectures and on different substrates. The final device presented was manufactured with optimized electrodes, deposited by spray with silver nanowires and PEDOT:PSS, the two electrodes being semi-transparent. With this, it obtained emission in both polarities and in both directions.
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Processamento roll-to-roll aplicado na fabricação de células eletroquímicas emissoras de luz totalmente impressas / Roll-to-roll processing applied to the production of fully printed light-emitting electrochemical cellsLeonardo Dias Cagnani 22 November 2018 (has links)
Dispositivos baseados em eletrônica orgânica já estão presentes há vários anos no mercado com displays de OLEDs com alta definição de cores e contraste. Atualmente, essas telas são fabricadas com o uso de pequenas moléculas orgânicas depositadas por técnicas de evaporação a vácuo. A possibilidade de deposição dos materiais poliméricos em solução traz vantagens de fabricação com relação a custos e a velocidade de processamento, além de maiores escalas dimensionais. No entanto, diversos entraves técnicos ainda precisam ser superados para garantir desempenho e estabilidade de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos orgânicos. Neste sentido, este trabalho apresenta um equipamento de deposição roll-to-roll de proporções laboratoriais, com o intuito de servir de ponte entre o desenvolvimento acadêmico e as técnicas de produção industriais. Uma primeira versão do equipamento, já apresentado no trabalho de mestrado, foi agora modificado e atualizado com novas funcionalidades. Ele tornou-se mais completo e de operacionalidade mais eficiente, e foi utilizado para a deposição de várias camadas de dispositivos, incluindo a fabricação de eletrodos semitransparentes e da camada ativa de dispositivos luminescentes. Para solucionar as limitações do óxido de estanho e índio (principal condutor semitransparente atualmente) sobre substratos flexíveis, foi validado um eletrodo alternativo, através da síntese e aplicação de nanofios de prata e do polímero condutor PEDOT:PSS por diferentes técnicas de deposição. Também foi investigada a camada ativa de células eletroquímicas emissoras de luz (LEC), depositadas pela técnica slot-die, variando-se o polímero luminescente, de emissão azul, e o solvente utilizado. Por fim, foram fabricados dispositivos luminescentes do tipo LEC com diferentes arquiteturas e sobre diferentes substratos. O dispositivo final apresentado foi fabricado com eletrodos otimizados, depositados por spray com nanofios de prata e PEDOT:PSS, sendo os dois eletrodos semitransparentes. Com isso, obteve emissão em ambas as polaridades e em ambas as direções. / Devices based on organic electronics have been present for some years on the market with OLED displays with high color definition and contrast. Currently, these screens are manufactured using organic small molecules deposited by vacuum evaporation techniques. The possibility of deposition of polymeric materials in solution brings manufacturing advantages in terms of costs and processing speed, as well as larger dimensional scales. However, several technical barriers still need to be overcome to ensure performance and stability of organic electronic and optoelectronics devices. In this sense, this work presents roll-to-roll deposition equipment of laboratory proportions, in order to serve as a bridge between academic development and industrial production techniques. A first version of the equipment, already presented in the master\'s work, has now been modified and updated with new functionalities. It has become more complete and more operationally efficient, and has been used for the deposition of several layers of devices, including the manufacture of semitransparent electrodes and the active layer of luminescent devices. To solve the limitations of indium tin oxide (the main semitransparent conductor today) on flexible substrates, an alternative electrode was validated through the synthesis and application of silver nanowires and the PEDOT:PSS conductive polymer by different deposition techniques. It was also investigated the active layer of light-emitting electrochemical cells (LEC), deposited by the slot-die technique, varying the blue-emitting luminescent polymer and the solvent used. Finally, luminescent LEC devices were manufactured with different architectures and on different substrates. The final device presented was manufactured with optimized electrodes, deposited by spray with silver nanowires and PEDOT:PSS, the two electrodes being semi-transparent. With this, it obtained emission in both polarities and in both directions.
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Fabricação de sistemas nanoestruturados de SiO2 pela técnica Roll-to-Roll e aplicações em fotônica / Production of nanostructured SiO2 systems by Roll-to-Roll technique and photonic applicationsGiovana Rosso Cagnani 17 August 2018 (has links)
Pesquisas de desenvolvimento na área de fotônica impressa vão desde sistemas óticos de reflexão e espalhamento de luz, até moduladores e dispositivos fotônicos na escala nanométrica. Para isso, os dispositivos fabricados utilizam das propriedades de estruturas capazes de controlar a emissão e propagação luminosa a níveis elevados de confinamento e guiamento. Estas estruturas são conhecidas como cristais fotônicos. No entanto, os cristais fotônicos encontram dificuldades de aplicação, pois são produzidos por métodos intermitentes e em pequena escala. Neste sentido, este estudo contribuiu para o desenvolvimento de um método de fabricação de cristais coloidais em larga escala. O processo consistiu em depositar nanoesferas de sílica com diferentes diâmetros e em diferentes substratos através da ferramenta wire-bar via processamento Roll-to-Roll. Para o desenvolvimento do trabalho as nanoesferas de sílica foram sintetizadas seguindo o método Stöber e caracterizadas quanto a distribuição dos diâmetros. As imagens das nanoesferas obtidas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram analisadas pelo software ImageJ®, constatando-se a monodispersividade das esferas. Posteriormente, para a deposição das partículas sobre os substratos, os parâmetros de deposição foram ajustados a fim de produzir um filme monocamada de cristais coloidais em um arranjo hexagonal compacto. Desenvolvemos também uma equação que prediz a concentração ótima das suspensões coloidais, em função dos parâmetros de processamento e o ordenamento de rede, para produzir o filme monocamada. Assim, foram alcançadas estruturas organizadas que exibiram o efeito iridescente mediante a variação do ângulo da luz incidente. Diante das propriedades óticas e periodicidade da rede dos cristais coloidais, propusemos aplicações como adesivos reflexivos, camada anti-reflexo para células solares e superfícies melhoradas para amplificação do sinal SERS. As estruturas utilizadas em SERS apresentaram limite de detecção para a molécula de Rodamina 123 da ordem de 10-6 M. De maneira geral, este trabalho contribuiu para o desenvolvimento de um método de deposição de cristais coloidais em larga escala através do processamento Roll-to-Roll, que se mostrou bastante versátil, uma vez que permite a aplicação das estruturas fabricadas em diferentes áreas tecnológicas e fácil controle dos parâmetros de processamento. / Development research in printed photonics goes from optical systems of reflection and scattering of light, to modulators and photonic devices at the nanometer scale. For this, the devices manufactured use the properties of structures capable of controlling the emission and light propagation at high levels of confinement and guidance. These structures are known as photonic crystals. However, the photonic crystals find application difficulties because they are produced by intermittent and small scale methods. In this sense, this study contributed to the development of a large-scale method of manufacturing colloidal crystals. The process consisted in depositing silica nanospheres with different diameters and in different substrates through the wire-bar tool in Roll-to-Roll processing. For the development of this work the silica nanospheres were synthesized following the Stöber method and characterized by distribution of diameters. The images of nanospheres obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM) were analyzed by ImageJ® software, confirming the monodispersivity of the spheres. Subsequently, for the deposition of the particles on the substrates, the deposition parameters were adjusted to produce a monolayer film of colloidal crystals in a compact hexagonal arrangement. We have also developed an equation that predicts the optimal concentration of the colloidal suspensions, as a function of the processing parameters and the network ordering, to produce the monolayer film. Thus, organized structures were achieved which exhibited the iridescent effect by varying the angle of incident light. Considering the optical properties and periodicity of the colloidal crystals arrangement, we have proposed applications such as reflective adhesives, anti-reflective layer for solar cells and improved surfaces for amplification of SERS signal. The structures used in SERS showed limit of detection for Rhodamine 123 molecule in the order of 10-6 M. In general, this work contributed to the development of a large-scale method of deposition of colloidal crystals through Roll-to-Roll processing, which proved quite versatile, since it allows the application of of fabricated structures in different technological áreas and easy control of processing parametres. In general, the Roll-to-Roll method of colloidal crystals deposition proved to be quite versatile, since it allows the application of fabricated structures in different technological areas, easy control of processing parametres and large-scale production.
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