Wrinkling and van der Waals

Confined Wrinkling: Impact on pattern morphology and periodicity
Hugues Vandeparre, Simon Desbief, Roberto Lazzaroni, Cyprien Gay, Pascal Damman. (contacts)
Soft Matter 7, 6878-6882 (2011) - BibTeX
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Abstract / Résumé

Des instabilités de rides observées dans des multicouches comprimées constituées de matériaux aux propriétés différentes. Ici, nous étudions l'influence du confinement sur la morphologie des rides, par exemple en utilisant une fondation plus mince que 50 nm. Nous montrons que le confinement génère un changement de morphologie des labyrinthes vers un motif hexagonal de points. Cette transition se produit lorsque l'amplitude des rides devient comparable à l'épaisseur de la membrane, autrement dit A = h. Dans le cas d'une fondation très fine (h < 100 nm), on observe une déviation drastique par rapport à l'évolution habituelle de la longueur d'onde en fonction de l'épaisseur de la fondation. Nous avons expliqué ce nouveau régime en considérant les interactions de van der Waals entre la membrane métallique et le substrat. Le terme d'énergie de VDW a été incorporé dans un nouveau modèle en loi d'échelle qui est compatible avec les résultats expérimentaux.

Wrinkling instabilities are observed in compressed multilayers made of materials with contrasted properties. Here, we study the influence of confinement, i.e. using foundations with dimensions smaller than 50 nm, on the wrinkled patterns. We show that confinement generates a change in morphology from the labyrinths to a dotted pattern with a hexagonal symmetry. This transition occurs when the amplitude of the wrinkles becomes comparable to the thickness of the upper membrane, i.e. A = h. For very thin foundations (h < 100 nm), a drastic deviation from the usual evolution of the wavelength with the foundation thickness is observed. This new regime was explained by considering the van der Waals interactions between the metal layer and the substrate. The VDW energy term was involved in a new scaling law model that agrees with the experimental data.