Curcumin and metal oxide thin film structures for possible antiviral coatings
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2021-01-26
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
61+20
Series
Abstract
Antiviral properties of materials have been studied widely in several previous studies. Due to the coronavirus pandemic, that started in 2019, the interest in the applications of said properties has only risen. The aim of this master’s thesis was studying the potential of using ALD/MLD thin films for these applications. In addition to ALD/MLD, spin coating was also utilized. In the literature study part, the basics of the used thin film techniques were discussed and the advantages and the disadvantages of the techniques compared to other thin film techniques. The potential of utilizing ALD/MLD in antiviral thin film deposition based on previous research was also examined. The antimicrobial properties of TiO2 and ZnO in particular have been shown to potentially be tied to photocatalytic properties of the compound. Spin coating was used to coat glass and silicon substrates with curcumin. After this, ALD/MLD was used to deposit a metal oxide/hydroquinone superlattice thin film onto the sample surfaces. Lastly, the curcumin spin coating was repeated. ALD/MLD was also used, without spin coating, to deposit Ti/curcumin and Zn/curcumin hybrid thin films onto glass and silicon substrates. The parameters of the ALD/MLD hybrid thin film depositions were optimized. In order to analyse the deposited films, XRR, GIXRD, FTIR and UV-Vis spectroscopy were utilized. XRR was used to examine the general quality and to measure the thickness of the films. GIXRD was used to identify whether the films were amorphous or crystalline and to potentially identify the phases present. FTIR was used to examine the organic compounds present in the film and to examine their bonding. However, the intensities in the FTIR spectra were all very weak for all the samples. UV-Vis spectroscopy was used to further confirm that the films were deposited successfully and that they were active in the wavelengths of UV and visible light. The films were deposited successfully and the parameters of the hybrid thin films were optimized. Based on the results, particularly the results from UV-Vis spectroscopy, the films were shown to be promising for antiviral applications. Combining ALD/MLD and spin coating was also shown to be viable option.Materiaalien antiviraalisia ominaisuuksia on tutkittu laajalti edeltävissä tutkimuksissa. Vuonna 2019 alkaneen koronaviruspandemian takia kiinnostus näiden ominaisuuksien sovelluskohteita kohtaan on vain noussut. Tämän diplomityön tavoite oli tutkia ALD/MLD-ohutkalvojen potentiaalia näitä sovelluksia varten. ALD/MLD:n lisäksi työn aikana käytettiin spin coating- menetelmää. Kirjallisuustyöosuudessa käytiin läpi käytettyjen ohutkalvomenetelmien perusteet ja menetelmien etuja ja haittoja verrattiin toisiin menetelmiin. Myös ALD/MLD:n käytön potentiaalia antiviraalisten ohutkalvojen kasvatuksessa aiempien tutkimusten perusteella tutkittiin. Kyseisten TiO2:n ja ZnO:n antimikrobiaalisten ominaisuuksien on todettu olevan potentiaalisesti yhteydessä yhdisteiden fotokatalyyttisiin ominaisuuksiin. Spin coating-menetelmää käytettiin päällystämään lasi- ja piisubstratit kurkumiinilla. Tämän jälkeen ALD/MLD:tä käytettiin kasvattamaan metallioksidi/hydrokinoni- superhilaohutkalvonäytteen pinnalle. Viimeiseksi kurkumiinipäällystys toistettiin. ALD/MLD:tä käytettiin, ilman spin coating-menetelmää, Ti/kurkumiini- sekä Zn/kurkumiini-hybridihutkalvojen kasvattamiseen lasi- ja piisubstraateille. ALD/MLD-hybridiohutkalvojen kasvatusten parametrit optimoitiin. Kasvatettujen kalvojen analysointia varten käytettiin XRR:ä GIXRD:tä, FTIR:ä ja UV-Vis- spektroskopiaa. XRR:ä käytettiin kalvojen yleisen laadun tutkimisessa sekä kalvojen paksuuden mittaamisessa. GIXRD:tä käytettiin tunnistamaan se, olivatko kalvot amorfisia vai kiteisiä ja potentiaalisesti kalvojen yhdisteiden faasien tutkimisessa. FTIR:ä käytettiin kalvoissa olevien orgaanisten yhdisteiden tutkimisessa ja niiden sitoutumisen tutkimisessa. Kaikkien näytteiden FTIR-spektrien intensiteetit olivat kuitenkin hyvin heikkoja. UV-Vis-spektroskopiaa käytettiin varmistamaan tarkemmin, että kalvojen kasvatus oli onnistunut ja että ne olivat aktiivisia UV:n ja näkyvän valon aallonpituuksilla. Kalvojen kasvatus oli onnistunut ja hybridiohutkalvojen parametrit optimoitiin myös onnistuneesti. Tulosten, erityisesti UV-Vis-spektroskopiatulosten, perusteella kalvojen osoitettiin olevan lupaavia antiviraalia käyttökohteita varten. ALD/MLD- ja spin coating-menetelmien yhdistäminen todettiin myös olevan toteuttamiskelpoinen vaihtoehto.Description
Supervisor
Karppinen, MaaritThesis advisor
Philip, AnishGhiyasi, Ramin
Keywords
atomic layer deposition, spin coating, antiviral thin films, thin films