C - Chemistry – Metallurgy – 01 – B
Patent
C - Chemistry, Metallurgy
01
B
C01B 3/02 (2006.01) C08J 11/10 (2006.01) C25B 1/02 (2006.01) H05H 1/24 (2006.01) H05H 3/02 (2006.01)
Patent
CA 2753619
A method for producing hyperthermal molecular hydrogen is disclosed and use of same for selectively breaking C-H or Si-H bonds without breaking other bonds are disclosed. A hydrogen plasma is maintained and protons are extracted with an electric field to accelerate them to an appropriate kinetic energy. The protons enter into a drift zone to collide with molecular hydrogen in gas phase. The cascades of collisions produce a high flux of hyperthermal molecular hydrogen with a flux many times larger than the flux of protons extracted from the hydrogen plasma. The nominal flux ratio of hyperthermal molecular hydrogen to proton is controlled by the hydrogen pressure in the drift zone, and by the length of the drift zone. The extraction energy of the protons is shared by these hyperthermal molecules so that average energy of the hyperthermal molecular hydrogen is controlled by extraction energy of the protons and the nominal flux ratio. Since the hyperthermal molecular hydrogen projectiles do not carry any electrical charge, the flux of hyperthermal hydrogen can be used to engineer surface modification of both electrical insulating products and conductive products. When this method of generating a high flux of hyperthermal molecular hydrogen is applied to bombard organic precursor molecules (or silicone, or silane molecules) with desirable chemical functionality/functionalities on a substrate, the C-H or Si-H bonds are thus cleaved preferentially due to the kinematic selectivity of energy deposition from the hyperthermal hydrogen projectiles to the hydrogen atoms in the precursor molecules. The induced cross-linking reactions produce a stable molecular layer having a controllable degree of cross-linking and retaining the desirable chemical functionality/functionalities of the precursor molecules.
La présente invention concerne un procédé permettant de produire de l'hydrogène moléculaire hyperthermal et de l'utiliser pour rompre sélectivement les liaisons C-H et/ou Si-H sans rompre d'autres liaisons. Ainsi, on entretient un plasma d'hydrogène, puis, avec un champ électrique, on extrait les protons de façon à les accélérer jusqu'à obtenir l'énergie cinétique appropriée. Les protons pénètrent dans une zone de dérive de façon à entrer en collision avec l'hydrogène moléculaire en phase gazeuse. Les collisions en cascade produisent un flux important d'hydrogène moléculaire hyperthermique, plusieurs fois plus important que le flux des protons extraits du plasma d'hydrogène. Pour réguler le rapport des flux nominaux entre hydrogène moléculaire hyperthermal et protons, on intervient sur la pression dans la zone de dérive et sur la longueur de la zone de dérive. L'énergie d'extraction des protons est partagée entre ces molécules hyperthermales de façon que l'énergie moyenne de l'hydrogène moléculaire hyperthermal soit commandée, d'une part par l'énergie d'extraction des protons, et d'autre part par le rapport entre flux nominaux. Étant donné que les projectiles d'hydrogène moléculaire hyperthermal ne portent pas de charge électrique, le flux d'hydrogène hyperthermal peut servir à la mise en uvre de modifications de surface, tant de produits électriquement isolants que de produits électroconducteurs. Quand on utilise ce procédé de production d'hydrogène moléculaire hyperthermal à flux élevé pour bombarder un substrat de molécules de précurseurs organiques, ou de molécules de silicone ou de silane, présentant des fonctionnalités chimiques attendues, on arrive à cliver préférentiellement les liaisons C-H ou Si-H en raison de la sélectivité cinématique de l'apport d'énergie par les projectiles d'hydrogène hyperthermal aux atomes d'hydrogène dans les molécules de précurseurs. Les réactions de réticulation induites produisent une couche moléculaire stable dont le niveau de réticulation est contrôlable et qui conservent les fonctionnalités chimiques attendues des molécules de précurseurs.
Lau Leo W. M.
Nie Heng-Yong
Trebicky Tomas
Yang De-Quan
Hill & Schumacher
The University Of Western Ontario
LandOfFree
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