Are sprayed LbL-films stratified? A first assessment of the nanostructure of spray-assembled multilayers by neutron reflectometry

Abstract

We describe first neutron reflectometry experiments on spray-assembled polyelectrolyte multilayer films containing regularly spaced layers of perdeuterated poly(styrene sulfonate). From samples containing either only non-deuterated layers or containing a maximum of deuterated layers we obtain all model parameters (thicknesses, scattering length densities and roughnesses) required for calculating the reflectivities of multilayer films with a regular superlattice structure. For two different superlattice films we show that we obtain an excellent match between experimental data and calculated reflectivities without any free fit parameter. Our data clearly demonstrate that spray-assembled polyelectrolyte multilayers are indeed stratified although some structural parameters differ enormously from films prepared by classic dipping. Our present experiments confirm a substantial difference in thickness and suggest a reduced interfacial roughness in spray-assembled films. Nous décrivons les premières expériences de réflectométrie de neutrons sur des films multicouches de polyélectrolytes assemblés par pulvérisation contenant des couches régulièrement espacées de poly(styrène sulfonate) perdeutéré. A partir d’échantillons contenant soit seulement des couches non-deutérées soit un maximum de couches deutérées, nous avons obtenu tous les paramètres modèles (épaisseurs, densités de longueur de diffusion et rugosités) nécessaires pour le calcul de la reflectivité des films multicouches avec une structure super-maille régulière. Pour deux films de super-maille différente, nous avons montré que l'on peut obtenir une excellente concordance entre les données expérimentales et les réflectivités calculées sans aucun paramètre d'ajustement libre. Nos données montrent clairement que les multicouches de polyélectrolytes assemblées par pulvérisation sont effectivement stratifiées même si certains paramètres diffèrent énormément des films préparés par trempage. Nos expériences confirment une différence substantielle en épaisseur et suggèrent une rugosité interfaciale réduite dans les films assemblés par pulvérisation.